[发明专利]光纤光学系统、数据通信系统及安装光混合器的方法

说明书

本发明涉及光纤光学系统、数据通信系统及安装光混合器的方法。一种具有至少一个星形耦合器的光网络包括发射光混合器和接收光混合器，发射光混合器和接收光混合器分别光耦合至多个光电介质转换器的发射器和接收器。每个光电介质转换器包括通过塑料光纤光耦合至接收光混合器的相应的接收器以及通过塑料光纤光耦合至发射光混合器的相应的发射器。附接至接收光混合器的输出面的输出塑料光纤的直径小于附接至接收光混合器的输入面的输入塑料光纤的直径。

技术领域

本文公开的技术主要涉及使得能够在电气部件之间进行通信的光网络。

背景技术

使用塑料光纤的光网络可提供优于使用铜或其他金属布线的网络的优点。塑料光纤的类别包括塑料包层硅光纤、单芯塑料光纤或多芯塑料光纤。塑料光纤网络可具有较低的安装和维护成本。此外，由于塑料光纤比携带等量数据所需的金属布线更轻，所以使用塑料光纤可导致明显的重量节省。对于运载工具(例如飞机，重量节省会导致减少燃料消耗和降低排放)载有的网络，重量节省会是重要的。

在某些情况下，希望将多个线路可更换单元彼此连接。例如，在运载工具(例如飞机)前部的多个线路可更换单元可能需要附接至在运载工具后部的多个线路可更换单元。将每个线路可更换单元附接至每个其他线路可更换单元，会导致在线路可更换单元之间不合理的大量连接。另外，线路可更换单元之间的很多连接可能很长，导致光损耗。如果所有这些连接都以铜线的形式，则连接导致的空间和重量将会是运载工具的负担。电气数据总线已经用于连接线路可更换单元。单个光学数据总线可以消除线路可更换单元之间的电气连接的一些重量和尺寸。通常，诸如玻璃光纤和塑料光纤的光通信光纤可以比电气布线更轻并且容纳在更小的空间中。然而，实现光通信系统并不像用光纤替代所有电气布线那么简单。

塑料光纤具有高传输能力、对电磁干扰引起的噪声具有优异的免疫力、重量轻、高机械强度、优异的柔韧性。由于这些特性，塑料光纤被用于数据通信以及装饰、照明和相似的工业应用中。与玻璃光纤相比，塑料光纤的直径也更大。由于其直径较大，塑料光纤比玻璃光纤具有更大的光纤失配容差(misalignment tolerance)。由于这种大的失配容差，基于塑料光纤的网络具有更低的维护和安装成本。在航空航天平台上，塑料光纤还大大降低了在航空电子网络中使用的连接器和收发器部件的成本。

目前，飞机中使用的一些光数据总线架构(例如，ARINC 629塑料光纤(POF)数据总线)需要用于每个通道的单独封装的光电介质转换器。它们还需要单独封装的无源光学星形耦合器。这些单独封装的单元通过完全夹套的POF电缆互连在一起。

如本文所使用的，术语“星形耦合器”包括一种类型的一个或多个装置，该类型的装置在输入面处经由相应的输入光纤接收多个光信号并将每个接收的光信号的相应部分输出到光耦合至装置的输出面的多个输出光纤中的每一个。因此，每个输出光纤从所有输入光纤接收相应的输入光信号。已知将这种类型的两个装置组合，以形成星形耦合器，该星形耦合器可光耦合至多个光电介质转换器的发射器和接收器，以使分别电附接至光电介质转换器的多个电子部件(例如，线路可更换单元)能够彼此通信。

现有的解决方案使用输入和输出面耦合至1mm直径的塑料光纤光的双对称星形耦合器，这些塑料光纤还附接至相应光电介质转换器的发射器和接收器。在已知情况下，光电介质转换器的每个接收器包括直径小于1mm(例如，0.4mm)的光电检测器。由于光耦合至接收器光的1mm直径的输出塑料光纤大于光电检测器，所以这种失配产生光耦合损耗。

需要一种解决方案，如果不消除，则会减少由于包含在光电介质转换器的接收器中的POF端面和光电检测器的尺寸不匹配而导致的光耦合损耗。

发明内容