本發(fā)明涉及通信，并且更具體地涉及用于經(jīng)由光纖來傳送信號的裝置和方法。

背景技術(shù)：

光通信是可以用以使用光纖將數(shù)據(jù)信號從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鞯囊阎夹g(shù)。典型地，光發(fā)送器將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，光信號形成載波。載波利用調(diào)制信號(即數(shù)據(jù))來調(diào)制，并然后沿著光纖傳輸?shù)浇邮掌鳎邮掌鲗⒐庑盘栟D(zhuǎn)換回電信號并恢復(fù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

單根光纖可以被用來通過經(jīng)由光纖傳輸具有一定波長范圍的輻射(如，寬帶輻射)，并且使用波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)將輻射劃分成離散的波長或波段來傳輸大量的個體數(shù)據(jù)流或信道。單獨(dú)的數(shù)據(jù)流然后可以在每個波段內(nèi)傳輸。

為了恢復(fù)在光纖內(nèi)的一個數(shù)據(jù)流中(即，在一個波段中)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，有必要將來自光纖的數(shù)據(jù)流路由到接收器。一種已知的實(shí)現(xiàn)這個的方法是通過使用光分插復(fù)用器(OADM)，光分插復(fù)用器(OADM)將一個數(shù)據(jù)流路由離開光纖，并且將另一個數(shù)據(jù)流路由到光纖中以利用空的波段。

使用已知的光分插復(fù)用器(OADM)102的系統(tǒng)100的示例被示意性地示于圖1中。在示例性的系統(tǒng)100中，波分復(fù)用被用來將通過光纖104的輻射劃分成四個離散的波段λ1、λ2、λ3和λ4。每個波段能夠攜帶單個數(shù)據(jù)流。

光纖光柵被形成于光纖104內(nèi)，在這個示例中，光纖光柵是光纖布拉格光柵(FBG)106。光纖布拉格光柵是可以被配置成反射特定波長(或特定波段中)的輻射并且傳輸全部其它波長的輻射的光學(xué)儀器。在圖1所示的示例中，F(xiàn)BG 106被配置成反射具有在波段λ4內(nèi)的波長的輻射，并且傳輸全部其它輻射，包括具有在波段λ1、λ2和λ3內(nèi)的波長的輻射。因此，當(dāng)在波段λ1、λ2和λ3中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流可以通過FBG 106沿著光纖104行進(jìn)時，在波段λ4中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流由FBG在數(shù)據(jù)流來的方向上沿著光纖反射回去。

所反射的輻射被饋送到第一光環(huán)行器108中，第一光環(huán)行器108將來自光纖104的所反射的輻射路由至接收器(未示出)。由OADM 102路由離開光纖104的輻射被稱為“下”路(“dropped”path)。因?yàn)樵诓ǘ桅?中的數(shù)據(jù)流已經(jīng)被從光纖104中去除，所以有可能將待傳輸?shù)男碌臄?shù)據(jù)流添加到波段λ4中(即，“上路(added path)”)。這通過調(diào)制在波段λ4中的載波并在FBG 106之后將其饋送入光纖104中來實(shí)現(xiàn)。為了提供期望波長(即，在波段λ4中)的載波，已知的系統(tǒng)100使用激光器(未示出)。來自激光器的期望波長λ4的輻射被饋送到光纖104中，并且第二光環(huán)行器110在原傳輸方向上沿著光纖來路由輻射。

系統(tǒng)(諸如示例性的系統(tǒng)100)可以被定位在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)處。這樣的通信網(wǎng)絡(luò)可以被安裝在飛機(jī)中，在飛機(jī)內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)由于與電纜相比它們對電磁干擾的恢復(fù)力并且由于光纖一般比屏蔽電纜重量輕的事實(shí)而優(yōu)于電纜網(wǎng)絡(luò)。但是，為了讓網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)能夠傳輸數(shù)據(jù)，每個節(jié)點(diǎn)會需要本身耗電量就很大的激光源，并且可能需要主動冷卻系統(tǒng)。將激光源安裝于飛機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)處會抵消由較輕的線纜提供的優(yōu)勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面提供了通信裝置，包括：光纖，沿著光纖能夠傳輸輻射；形成于光纖內(nèi)的光纖光柵，光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長的輻射；以及儀器，與光柵耦接并且被配置成可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變光柵反射輻射的波長。

本發(fā)明的一方面提供了通信裝置，包括：光纖，沿著光纖能夠傳輸輻射；形成于光纖內(nèi)的光纖光柵，光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長的輻射；以及儀器，與光柵耦接并且被配置成接收數(shù)據(jù)信號并響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變光柵反射輻射的波長，從而響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號將信號編碼于特定波長的輻射中。

通信裝置還可以包括：接收器，被配置成檢測由光纖光柵反射的特定波長的輻射并且解譯在由光纖光柵反射的特定波長的輻射中的編碼信號。

通信裝置還可以包括：接收器，被配置成檢測傳輸通過光纖光柵的特定波長的輻射并且解譯在傳輸通過光纖光柵的特定波長的輻射中的編碼信號。

儀器可以被配置成可控地調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)以調(diào)制光柵反射輻射的波長，使得生成編碼信號。

裝置可以形成光纖網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)還可以包括下列項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：被配置成將輻射引導(dǎo)離開光纖的傾斜的光纖光柵和長周期的光纖光柵。

節(jié)點(diǎn)還可以包括接收模塊，被配置成檢測被引導(dǎo)離開光纖的輻射并且解譯在被引導(dǎo)離開光纖的輻射中的通信信號。

由儀器接收的數(shù)據(jù)信號可以是通信信號。

通信信號的波長和/或波長帶可以不同于編碼信號的波長和/或波長帶。

儀器可以包括被配置成可控地對光纖光柵施加應(yīng)變的機(jī)械儀器。容納光纖光柵的光纖可以包括磁約束涂層，并且儀器可以被配置成生成能夠與涂層交互的可控磁場，由此修改光柵的結(jié)構(gòu)。

儀器可以包括與光纖光柵耦接的線圈，線圈被配置成響應(yīng)于施加于線圈的電流在光柵中引起應(yīng)變。

儀器可以包括被配置成可控地對光纖光柵施加壓力或振動，或者可控地改變光纖光柵的和/或容納光柵的光纖的溫度的儀器。

可控地修改光柵的結(jié)構(gòu)可以包括可控地修改光纖光柵的光柵間距或光柵周期。

光纖光柵可以包括光纖布拉格光柵。

裝置可以被安裝于諸如飛機(jī)之類的交通工具中。

本發(fā)明的另一個方面提供了經(jīng)由光纖來傳輸信號的方法，所述方法包括：提供具有形成于其中的第一光纖光柵的光纖，第一光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長的輻射；以及操作與光柵耦接的儀器以操縱光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變第一光柵反射輻射的波長。光纖光柵可以包括光纖布拉格光柵。

本發(fā)明的一個方面提供了經(jīng)由光纖來傳輸信號的方法，所述方法包括：提供具有形成于其中的第一光纖光柵的光纖，第一光纖光柵具有結(jié)構(gòu)并被配置成反射特定波長的輻射；接收數(shù)據(jù)信號，操作與光柵耦接的儀器以響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號來操縱光柵的結(jié)構(gòu)，由此改變第一光柵反射輻射的波長，從而響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)信號將信號編碼在特定波長的輻射中。

該方法還可以包括：操作光源以沿著光纖朝第一光纖光柵傳輸輻射；并且在接收器處接收由第一光纖光柵反射的特定波長的輻射。

該方法還可以包括：基于由光柵反射的輻射的波長來解譯在接收器處接收自第一光纖光柵的信號。

該方法還可以包括：操作儀器以可控地調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)，從而調(diào)制光柵反射輻射的波長以使得編碼信號被生成。

該方法還可以包括：操作光源以沿著光纖朝第一光纖光柵傳輸輻射；并且在接收器處接收傳輸通過第一光纖光柵的特定波長的輻射。

該方法還可以包括：基于傳輸通過第一光纖光柵的輻射的波長來解譯在接收器處接收自第一光纖光柵的信號。

該方法還可以包括：在第二光纖光柵處接收經(jīng)由光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號；其中對第一光纖光柵的結(jié)構(gòu)的操縱響應(yīng)于接收到所述數(shù)據(jù)信號來進(jìn)行。

本發(fā)明的另一個方面提供了通信系統(tǒng)，包括：

如上所述的裝置；用于生成要沿著光纖傳輸?shù)妮椛涞墓庠?；以及接收器，被配置成接收由光纖柵極反射的輻射。該系統(tǒng)可以包括多于一個的裝置和/或多于一個的光源和/或多余一個的接收器。

光源和接收器可以位于光纖的第一端部處。光源可以是掃描波長激光器，或者可以被配置成生成寬帶輻射。

使用光纖而不是屏蔽電纜來形成通信系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點(diǎn)。光纖一般比屏蔽電纜小或輕。因此，在光通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也可以更小和更輕。而且，可以在不使用用于生成特定波長的輻射的激光源的情況下傳輸信號的節(jié)點(diǎn)可以比包括激光源的節(jié)點(diǎn)以更低的成本來生產(chǎn)。這樣的節(jié)點(diǎn)與需要激光源的節(jié)點(diǎn)相比還更輕且耗電量更小。如果在光網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)失效，則網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)工作，因?yàn)閭鬏斶M(jìn)出每個節(jié)點(diǎn)的信號以不同的離散波段來攜帶。因而，本發(fā)明的實(shí)施例提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的其它特征根據(jù)下面的描述將會變得清楚。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1是包括已知的光分插復(fù)用器的光學(xué)系統(tǒng)的示例；

圖2是安裝在飛機(jī)中的光通信系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作接收器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作接收器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖5A和圖5B是示出對光纖布拉格光柵施加應(yīng)變的效果的圖表；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在光通信系統(tǒng)中被配置成用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖7是用來操縱光柵的儀器的示意圖；

圖8是包括形成光通信系統(tǒng)的一部分的兩個節(jié)點(diǎn)的光纖的示意圖；

圖9A、圖9B和圖9C示出了用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的示例響應(yīng)；以及

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的某些實(shí)施例在飛機(jī)上的光通信系統(tǒng)的背景下進(jìn)行描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，所描述的通信裝置、方法及系統(tǒng)可以安裝于飛機(jī)以外的系統(tǒng)中。例如，所描述的系統(tǒng)可以用于建筑物或其它交通工具中，諸如，機(jī)動車。

參照附圖，圖2示出了安裝有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來構(gòu)造的光通信系統(tǒng)的飛機(jī)200。飛機(jī)200具有機(jī)身202及機(jī)翼204a和204b。駕駛艙206位于機(jī)身202的前端，并且尾翼(tail)208位于機(jī)身的后端。航空電子系統(tǒng)(示意性地示為210)位于駕駛艙206之內(nèi)或附近，并且被配置成與飛機(jī)200中的構(gòu)件通信并控制它們。

飛機(jī)200包括光通信系統(tǒng)，通過該光通信系統(tǒng)航空電子系統(tǒng)210能夠經(jīng)由光纖216和218與位于飛機(jī)200上的不同位置的節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c通信。在圖2所示的示例中，航空電子系統(tǒng)210經(jīng)由光纖216與節(jié)點(diǎn)212a-e通信，并且經(jīng)由光纖218與節(jié)點(diǎn)214a-c通信。在這個示例中，節(jié)點(diǎn)212a-e沿著機(jī)翼204a的長度間隔開，并且每個節(jié)點(diǎn)可以包括一個或多個傳感器，以測量諸如像機(jī)翼前緣的溫度、壓力或應(yīng)變之類的參數(shù)。類似地，在這個示例中，節(jié)點(diǎn)214a-c位于機(jī)身202的后端附近，并且可以各自包括被配置成測量與飛機(jī)相關(guān)的各種參數(shù)的一個或多個傳感器，這些參數(shù)包括例如氣溫、燃油溫度、燃油液位、壓力、旋轉(zhuǎn)位置、線性位置、起落架載荷值及起落架應(yīng)變。節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c中的一個或多個可以包括個體傳感器，或者被用作用于傳輸數(shù)據(jù)的通信節(jié)點(diǎn)，這將在下文討論。

應(yīng)當(dāng)清楚，雖然圖2中所示的示例性通信系統(tǒng)包括2根光纖216和218以及8個節(jié)點(diǎn)212a-e和214a-c，但是安裝在飛機(jī)中的典型的通信系統(tǒng)很可能包括更多的節(jié)點(diǎn)和更多的光纖。但是，還應(yīng)當(dāng)清楚，這樣的系統(tǒng)可以包括更少的光纖和更少的節(jié)點(diǎn)。

圖2中所示的示例性通信系統(tǒng)被配置成通過將數(shù)據(jù)流調(diào)制到載波上而經(jīng)由光纖212、214來傳送數(shù)據(jù)流，這將在下文解釋。

調(diào)制是按照使得編碼信號可以在介質(zhì)(例如，輻射)中的另一個點(diǎn)處被提取或檢索的方式將信號(例如，圖案、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)流或信息)編碼到介質(zhì)上。

在這個示例中，輻射源(諸如，光源220)位于飛機(jī)200中的航空電子系統(tǒng)210附近。在某些實(shí)施例中，光源220是經(jīng)由光纖212和214兩者將寬帶光供應(yīng)給節(jié)點(diǎn)212a-e、214a-c的寬帶光源。在某些實(shí)施例中，輻射源220可以包括不同類型的光源，諸如掃描波長激光源，但是，一般地，通信系統(tǒng)需要能夠生成多個波長的輻射的輻射源。還應(yīng)當(dāng)清楚，在這個示例中，雖然光源220位于飛機(jī)200的前部附近，靠近或者形成航空電子系統(tǒng)210的一部分，但是作為選擇，光源可以位于飛機(jī)上的其它地方。

可以設(shè)置單個光源220以生成用于通信系統(tǒng)內(nèi)的全部光纖的光。作為選擇，可以設(shè)置兩個或更多個光源，并且一起位于飛機(jī)200上，或者單獨(dú)位于飛機(jī)上的不同位置。有利的是，本文所描述的通信系統(tǒng)使得光源220或其它光源可以位于遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)212、214的位置。因此，光源220可以位于例如飛機(jī)的保護(hù)區(qū)中，諸如航空電子設(shè)備艙(avionics bay)。通過將光源220安置于飛機(jī)200的其它電子系統(tǒng)所處的區(qū)域中，可以使用單個冷卻系統(tǒng)來冷卻多個電子構(gòu)件，而不是為每個電子構(gòu)件安裝冷卻系統(tǒng)。

在通信系統(tǒng)中的每個節(jié)點(diǎn)212、214可以被配置成用作原始無源傳感器(被布置成測量例如溫度或壓力)、接收器、發(fā)送器，或者傳感器和/或接收器和/或發(fā)送器?，F(xiàn)在將參照圖3至圖9來討論可能在節(jié)點(diǎn)內(nèi)的傳輸和接收功能，圖3至圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例來構(gòu)造的通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。

圖3和圖4示出了節(jié)點(diǎn)可以用作接收器的布置。圖3示出了具有纖芯(core)304和包層306的光纖302的一部分。光源308位于光纖302的端部，并且被配置成生成沿光纖傳輸?shù)膶拵Ч?白光)。光源308可以與圖2中所示的光源220相同。由光源308發(fā)射的寬帶光使用已知的波分復(fù)用(WDM)技術(shù)劃分成多個波段。在某些實(shí)施例中，可以使用粗WDM技術(shù)將寬帶光劃分成大約16至20個波段或信道。在其它實(shí)施例中，可以使用細(xì)WDM技術(shù)將寬帶光劃分成大約30個波段或信道。作為選擇，可以使用不同的WDM技術(shù)將光線劃分成不同數(shù)量的波段或信道。應(yīng)當(dāng)清楚，通過使用不同的WDM技術(shù)，來自光源308的寬帶光可以根據(jù)需要被劃分成更多的或更少的波段。為了清楚起見，在本實(shí)施例中，由光源308發(fā)射的光被劃分成4個波段。在每個個體波段內(nèi)的光可以充當(dāng)經(jīng)其可以傳輸數(shù)據(jù)信號的載波。

待沿著光纖302傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)調(diào)制到載波上。所產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)流然后可以沿著光纖302傳輸。在圖3和圖4所討論的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)流沿著光纖302在標(biāo)記為λ1和λ2的兩個波段內(nèi)傳輸，并且圖3和圖4所示的節(jié)點(diǎn)被配置為用作接收器。

在圖3所示的實(shí)施例中，示出了其中形成光纖光柵的節(jié)點(diǎn)300。在本實(shí)施例中，光柵是形成于光纖302的纖芯304內(nèi)的傾斜的光纖布拉格光柵(FBG)310。FBG可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)(諸如激光蝕刻或刻寫)創(chuàng)建于光纖中。一般地，F(xiàn)BG被配置成反射特定波長(或特定波段)的輻射并且傳輸全部其它波長的輻射。因此，當(dāng)白光沿著光纖在一個方向上行進(jìn)并到達(dá)FBG時，該白光的分量沿著光纖在相反的方向上反射回去。傾斜的FBG 310將光的分量(在該例中，在波段λ2中的光)反射離開纖芯304并通過光纖302的包層306。在光纖302的相鄰處、附近或周圍的接收器312接收反射的光，并且可以被用來從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)數(shù)據(jù)。接收器312可以是用來檢測從例如飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙或駕駛艙傳輸?shù)男盘柕闹T如光電二極管之類的光電探測器。例如，所傳輸?shù)男盘柨梢允堑教囟?gòu)件的指令，諸如打開或關(guān)閉構(gòu)件。例如，作為選擇，所傳輸?shù)男盘柨梢员挥脕砑せ罹€內(nèi)開關(guān)(in-line switch)。

圖4示出了根據(jù)替代實(shí)施例構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)400，在該實(shí)施例中長周期的FBG 402形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。長周期的FBG 402僅影響具有在特定波段內(nèi)的波長的輻射(在該例中，在波段λ1中的光的分量)，并且傳輸全部其它波長的輻射。來自光纖302的纖芯304的某些模式(“纖芯模式”)與來自包層306的模式(“包層模式”)耦接。結(jié)果，在波段λ1中的光的分量以及因此在該波段中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流被耦合到纖芯304之外，并且因此行進(jìn)到光纖302的包層306中。在光纖302的相鄰處、附近或周圍的接收器404接收反射的光，并且可以被用來從數(shù)據(jù)流中恢復(fù)數(shù)據(jù)。如同接收器312那樣，接收器404可以是用來檢測從例如飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙或駕駛艙傳輸?shù)男盘柕闹T如光電二極管或光電晶體管之類的光電探測器。為了輔助輻射傳輸通過光纖302的包層306，涂層可以被施加于光纖的至少一部分。作為選擇，光纖302可以按照某種別的方式來處理，或者包層306的一部分可以被去除。

圖3和圖4中所示的布置展示了使用FBG如何允許光通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)被用作接收器。本發(fā)明還提供了節(jié)點(diǎn)可以借以用作發(fā)送器，使得數(shù)據(jù)可以在不使用激光源的情況下從節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臋C(jī)制。

FBG反射輻射的波長由光柵的結(jié)構(gòu)或者更具體地由光柵的間距或周期來確定。例如通過增大或減小光柵間距來改變FBG的結(jié)構(gòu)改變了FBG反射輻射的波長。FBG的結(jié)構(gòu)可以按照許多方式來改變或操縱。例如，改變FBG的溫度可以導(dǎo)致光柵間距改變，其結(jié)果是不同波長的輻射將會被FBG反射。改變FBG的結(jié)構(gòu)的另一種方式是對FBG施加力或應(yīng)變，例如，通過使用機(jī)械設(shè)備施加拉伸或壓縮力來使光柵變形。通過這種方式，光柵間距被改變，導(dǎo)致光柵反射輻射的波長改變。

改變FBG中的光柵間距對由FBG反射的輻射的波長的影響示意性地示于圖5A和圖5B中。在圖5A中，F(xiàn)BG 502處于無應(yīng)變的形式，并且在該形式中，F(xiàn)BG反射具有波長λ_a的輻射。圖5B示出了應(yīng)變下的FBG 502。在這種形式中，F(xiàn)BG 502反射具有與λ_a不同的波長λ_b的輻射。因而，通過控制施加于FBG的應(yīng)變量，可以精確地控制由FBG反射的輻射的波長。

圖6示出了本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)600可以被用來傳輸信號的實(shí)施例。在圖6所示的實(shí)施例中，F(xiàn)BG 602形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。FBG 602被配置成反射具有在波段λ3內(nèi)的波長的輻射，并且傳輸全部其它輻射，包括具有落在波段λ1、λ2和λ4之內(nèi)的波長的輻射。

接收器604位于在光纖302的端部處的光源308的相鄰處或附近。如同以上所討論的，這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于：光源308和接收器604可以位于彼此附近，例如，在遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)的飛機(jī)的航空電子設(shè)備艙內(nèi)。

如同上述實(shí)施例一樣，在本實(shí)施例中的光源308被配置成生成寬帶光(例如，白光)。具有落在用來將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)接米鹘邮掌鞯墓?jié)點(diǎn)的波段內(nèi)的波長的光可以用數(shù)據(jù)來調(diào)制。但是，具有落在波段λ3內(nèi)的波長的光不用數(shù)據(jù)來調(diào)制。相反，白光沿著光纖302傳輸?shù)紽BG 602，在FBG 602中，白光的在波段λ3內(nèi)的分量被反射。

用于操縱、修改或調(diào)制FBG 602的結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)或儀器606與FBG耦接。儀器606可以是適用于可控地修改或調(diào)制FBG 602的光柵間距的任何裝置，包括，但不限定于，機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備、電流感生線圈、馬達(dá)(諸如線性電磁馬達(dá))，或者用于生成磁場以與施加于光纖的含有FBG的部分的磁約束涂層交互的磁場源(諸如線圈、射頻(RF)發(fā)送器或微波發(fā)送器)。合適儀器606的示例在下文參照圖7來討論。但是，一般地，儀器606及其對FBG 602的影響可以被精確地控制，并因此，可以精確地控制由FBG沿著光纖302反射回到接收器604的輻射的波長。

使用圖6中所示的布置，具有特定波長的信號可以由節(jié)點(diǎn)600傳輸?shù)浇邮掌?04。接收器604或者與接收器關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)或處理器可以用波長的閾值或離散的波長帶來編程，使得如果從節(jié)點(diǎn)600接收到在特定的閾值以上的或者落在特定的波長帶內(nèi)的信號，則它可以被相應(yīng)地解譯。例如，具有落在閾值以上的波長的所接收的信號可以被解譯為“1”或“ON”響應(yīng)，指示與該節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的特定構(gòu)件處于“ON”或活動狀態(tài)。具有落在閾值以下的波長的所接收的信號可以被解譯為“0”或“OFF”響應(yīng)，指示與該節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的特定構(gòu)件處于“OFF”或非活動狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，可以使用一個或多個儀器來改變光柵的參數(shù)，或者以不同的方式來影響光柵。例如，在一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地對FBG施加壓力，由此調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)。在另一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地對FBG施加振動，以調(diào)制光柵的結(jié)構(gòu)。在又一種實(shí)施例中，儀器被配置成可控地改變FBG的和/或容納FBG的光纖的溫度。改變FBG的溫度可以改變光柵的結(jié)構(gòu)。

圖7示出了本發(fā)明的儀器606是能夠?qū)?yīng)變施加于FBG 602的機(jī)械儀器的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，儀器606包括與FBG 602的一個端部處的光纖機(jī)械耦接的第一端部702以及與FBG的另一端部處的光纖機(jī)械耦接的第二端部704。儀器606包括與數(shù)據(jù)源(例如，電流源708)連接的線圈706。該布置與揚(yáng)聲器線圈布置類似。當(dāng)電流被施加于線圈時，在儀器中感生出動力，導(dǎo)致儀器的第一及第二端部702、704彼此相對移動。這種移動導(dǎo)致應(yīng)變被施加于FBG 602，由此修改光柵間距。

在另一種實(shí)施例中(未示出)，磁約束涂層被施加于FBG，或者被施加于光纖的容納FBG的部分。磁約束材料在它們經(jīng)受磁場時改變它們的形狀或尺寸。儀器包括用于生成磁場的裝置，諸如射頻(RF)發(fā)送器或微波發(fā)送器。可控磁場被生成，并且在FBG被定位在磁場中時，磁約束涂層改變它的形狀，導(dǎo)致FBG的結(jié)構(gòu)被修改。通過精確地控制磁場的強(qiáng)度(例如，通過控制供應(yīng)的電壓或電流)，可以精確地控制在FBG上引起的應(yīng)變，并因此控制FBG的光柵間距的變化。

圖8示出了本發(fā)明的光源308連同接收器800一起位于光纖302的一端的實(shí)施例。4個FBG被形成于光纖302的纖芯304內(nèi)。FBG 802和FBG 804與上述的FBG 602類似之處在于:它們的結(jié)構(gòu)可以分別通過儀器806和808可控地操縱。FBG 802被配置成反射具有落在波段λ4內(nèi)的波長的光，并且FBG 804被配置成反射具有落在波段λ3內(nèi)的波長的光。傾斜的FBG 810與上述的傾斜的FBG 310類似，并且被配置成使具有落在波段λ2內(nèi)的波長的光朝接收器812反射。長周期的FBG 814與上述的長周期的FBG 402類似，并且被配置成使具有落在波段λ1內(nèi)的波長的光朝接收器816反射。在本實(shí)施例中，F(xiàn)BG 802和傾斜的FBG 810彼此鄰近地位于第一節(jié)點(diǎn)上，并且FBG 804和長周期的FBG 814彼此鄰近地位于第二節(jié)點(diǎn)上。因而，在第一節(jié)點(diǎn)處，信號可以由接收器812接收，并且響應(yīng)于所接收的信號，使用儀器806來控制FBG 802的光柵間距，響應(yīng)信號可以從FBG 802傳輸?shù)浇邮掌?00。類似地，在第二節(jié)點(diǎn)處，信號可以由接收器816接收，并且響應(yīng)于所接收的信號，使用儀器808來控制FBG 804的光柵間距，響應(yīng)信號可以從FBG 804傳輸?shù)浇邮掌?00。作為選擇，在接收器812、816處接收到的信號可以是對通過儀器806、808進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生的從FBG 802、FBG 804傳輸?shù)浇邮掌?00的信號的響應(yīng)。

通過使用上述的裝置和系統(tǒng)，可以在不使用激光源或電驅(qū)動構(gòu)件的情況下從光纖內(nèi)的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)二者。圖9A、圖9B和圖9C示出了來自如上所述的用作發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)的可能響應(yīng)的示例。

圖9A示出了第一組響應(yīng)。在這個示例中，由二值節(jié)點(diǎn)(binary node)生成的數(shù)據(jù)信號可以呈現(xiàn)“ON”狀態(tài)或“OFF”狀態(tài)。接收器將響應(yīng)902(該響應(yīng)902具有落在波段λ_a內(nèi)的波長)解譯為意指“ON”，并且將響應(yīng)904(該響應(yīng)904具有落在波段λ_b內(nèi)的波長)解譯為意指“OFF”。具有任意其它波長的響應(yīng)可以被解譯為錯誤消息，暗示在該節(jié)點(diǎn)處已經(jīng)發(fā)生了某種意外，諸如短路或功率劇變(power surge)。

圖9B示出了第二組響應(yīng)。在這個示例中，接收器掃描落在單個波段λ_c內(nèi)的響應(yīng)908。在波段λ_c內(nèi)的響應(yīng)會被解譯為意指“ON”，而具有落在波段λ_c之外的波長的響應(yīng)(諸如響應(yīng)906)或者完全沒有響應(yīng)會被解譯為意指“OFF”。

圖9C示出了第三組響應(yīng)。在這個示例中，更寬的波段被掃描，并且實(shí)際的響應(yīng)波長按照模擬的方式被確定在最小值λ_{d_min}與最大值點(diǎn)λ_{d_max}之間。因此，響應(yīng)910和912呈現(xiàn)連續(xù)尺度上的模擬點(diǎn)，并且可以呈現(xiàn)非二值數(shù)據(jù)，諸如電流測量結(jié)果或在音頻信號中的樣本。這樣的音頻信號可以是模擬的無源構(gòu)件和/或能量收集技術(shù)的結(jié)果，從而允許從該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行零功率數(shù)據(jù)通信。

本發(fā)明還提供了用于經(jīng)由光纖來傳送信號的方法。圖10是詳細(xì)說明方法1000的步驟的流程圖。

在步驟1002處，提供光纖。光纖包括光纖光柵。在本實(shí)施例中，光柵是形成于光纖的纖芯內(nèi)的光纖布拉格光柵(FBG)。在步驟1004處，光源可以被用來沿著光纖朝FBG傳輸寬帶輻射。在步驟1006處，與FBG耦接的儀器被操作以可控地操縱FBG的結(jié)構(gòu)。在步驟1008處，具有特定波長的輻射被FBG反射，由儀器調(diào)制，并且沿著光纖傳輸回接收器。

光通信領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本文所描述的裝置、方法和系統(tǒng)可以被用來傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號或模擬數(shù)據(jù)信號。還應(yīng)當(dāng)清楚，雖然在某些具體的實(shí)施例中已經(jīng)提到了光纖布拉格光柵(FBG)，但是可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它類型的光纖光柵。

盡管本發(fā)明已經(jīng)在上文參照一個或多個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變或修改。而且，本發(fā)明的實(shí)施例可以相互組合，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下個體實(shí)施例的特征可以與其它實(shí)施例的特征組合。