一种多级分光器、多级分光器识别系统及方法

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，尤其是涉及一种多级分光器、多级分光器识别系统及方法。

背景技术

无源光纤网络(Passive Optical Network，PON)技术是一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)设备、用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)设备，以及光分配网(Optical Distribution Network，ODN)组成。其中，ODN全部由分光器等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。

为了实现对PON网络中各个设备的识别，需要间接地对设置在网络中间的分光器进行识别，对于设备数量较多的情况下，分光器将采用多级连接的方式，而当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多级分光器，解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题。

本发明还提供了一种多级分光器识别系统和一种多级分光器识别方法。

根据本发明的第一方面实施例的多级分光器，应用于PON网络，包括：

首级分光器，具有第一输入端、多个第一输出端；

第一光纤编码，设置于所述第一输入端处光纤上，所述第一光纤编码包括多个不同波长的第一光栅，

多个第二光栅，分别一一设置于多个所述第一输出端处光纤上，多个所述第二光栅的波长与所述第一光纤编码的波长段对应；

中级分光器，具有第二输入端、多个第二输出端，所述第二输入端与目标的所述第一输出端连接；

第二光纤编码，设置于所述第二输入端处光纤上，所述第二光纤编码包括多个不同波长的第三光栅，多个所述第三光栅的波长与目标的所述第二光栅的波长段对应；

多个第四光栅，分别一一设置于多个所述第二输出端处光纤上，多个所述第四光栅的波长与所述第二光纤编码的波长段对应；

末级分光器，具有第三输入端，多个第三输出端，所述第三输入端与目标的所述第二输出端连接；

第三光纤编码，设置于所述第三输入端处光纤上，所述第三光纤编码包括多个不同设置距离的第五光栅，多个所述第五光栅的波长相同且与目标的所述第四光栅的波长对应；

多个第六光栅，分别一一设置于多个所述第三输出端处光纤上，多个所述第六光栅的波长与目标的所述第四光栅的波长段对应。

根据本发明实施例的多级分光器，至少具有如下有益效果：

通过在首级分光器上设置第一光纤编码和第二光栅，并使得各个第二光栅的波长段为第一光纤编码波长段的拆分；通过在中级分光器上设置第二光纤编码和第四光栅，并使得各个第四光栅的波长段为第二光纤编码波长段的拆分，且第二光纤编码波长段为对应连接的第二光栅的波长段；基于该设置方式，可以将第一光纤编码的波长段在多级连接中拆分下去，使得各级分光器的光纤编码和光栅可互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，以实现各分支的区分识别。同时，通过在末级分光器上设置第三光纤编码和第六光栅，并使得各个第五光栅的设置距离不同，即利用了光栅之间不同设置距离也能实现区分识别的原理，来防止在多级传输下波长段拆分多次后识别效果变差。因此，对于本发明实施例的多级分光器，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

根据本发明的一些实施例，每个所述第六光栅分别具有不同的设置距离。

根据本发明的一些实施例，所述中级分光器设置有多个，多个所述中级分光器相互连接构成中级分光器网络，所述中级分光器网络的输入端与所述第一输出端连接，所述中级分光器网络的输出端与所述第三输入端连接。

根据本发明的第二方面实施例的多级分光器识别系统，包括：

光纤编码识别装置，用于对光纤编码进行识别；

如本发明第一方面实施例任一所述的多级分光器，其所述第一输入端与所述光纤编码识别装置的输出端连接。

根据本发明实施例的多级分光器识别系统，至少具有如下有益效果：

通过光纤编码识别装置来发出不同波长的识别脉冲光波，在基于特定波长和距离的设置下，本发明实施例的多级分光器上的各个光纤编码或光栅，将互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，并依次传回反射光波至光纤编码识别装置进行解析处理，从而实现对多级分光器的各支路的区分识别。因此，对于本发明实施例的多级分光器识别系统，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

根据本发明的一些实施例，所述光纤编码识别装置包括：

多个脉冲光源，用于分别输出不同波长的识别脉冲光波；

光源选择模块，其多个输入端分别与多个所述脉冲光源一一对应连接；

环形器，包括第一端口，第二端口，第三端口，所述第一端口与所述光源选择模块的输出端连接，所述第二端口与所述第一输入端连接；

光电处理模块，其输入端与所述第三端口连接；

控制模块，分别与多个所述脉冲光源、所述光源选择模块、所述光电处理模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述光电处理模块包括：

光电转换单元，其输入端与所述第三端口连接，所述光电转换单元用于将光信号转换为电信号；

模数转换单元，其输入端与所述光电转换单元的输出端电性连接，输出端与所述控制模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述光源选择模块采用SOA光开关，所述SOA光开关的多个输入端分别与多个所述脉冲光源的输出端一一对应连接，所述SOA光开关的输出端与所述第一端口连接，所述SOA光开关与所述控制模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述光源选择模块采用分光器，所述分光器的多个输入端分别与多个所述脉冲光源的输出端一一对应连接，所述分光器的输出端与所述第一端口连接，所述分光器与所述控制模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述光源选择模块采用波分复用器，所述波分复用器的多个输入端分别与多个所述脉冲光源的输出端一一对应连接，所述波分复用器的输出端与所述第一端口连接，所述波分复用器与所述控制模块电性连接。

根据本发明的第三方面实施例的多级分光器识别方法，应用于如本发明第二方面实施例任一所述的多级分光器识别系统，包括以下步骤：

所述光纤编码识别装置输出识别脉冲光波至所述第一输入端；

所述光纤编码识别装置依次接收所述第一光纤编码、所述第二光栅、所述第二光纤编码、所述第四光栅、所述第三光纤编码、所述第六光栅所分别反射的多个反射光波；

所述光纤编码识别装置对多个所述反射光波进行解析处理，以实现对所述多级分光器的分支链路的识别。

根据本发明实施例的多级分光器识别方法，至少具有如下有益效果：

将本发明实施例的多级分光器识别方法应用于本发明实施例的多级分光器识别系统中，通过光纤编码识别装置来发出不同波长的识别脉冲光波，在基于特定波长和距离的设置下，本发明实施例的多级分光器上的各个光纤编码或光栅，将互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，并依次传回反射光波至光纤编码识别装置进行解析处理，从而实现对多级分光器的各支路的区分识别。因此，对于本发明实施例的多级分光器识别方法，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的多级分光器的结构示意图；

图2是本发明一实施例的首级分光器的结构示意图；

图3是本发明一实施例的中级分光器的结构示意图；

图4是本发明一实施例的末级分光器的结构示意图；

图5是本发明一实施例的各级分光器上光纤编码或光栅产生反射光波的光谱示意图；

图6是本发明一实施例的多级分光器识别系统的结构示意图；

图7是本发明一实施例的光纤编码识别装置的结构示意图；

图8是本发明一实施例的多级分光器识别方法的流程图。

附图标记：

首级分光器100；第一光纤编码110；第一光栅111；第二光栅120；

中级分光器200；第二光纤编码210；第三光栅211；第四光栅220；

末级分光器300；第三光纤编码310；第五光栅311；第六光栅320；

光纤编码识别装置400；脉冲光源410；光源选择模块420；环形器430；控制模块440；光电转换单元451；模数转换单元452。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。

需要先说明的是，光纤编码由多个反射和透射标识组成，可以通过反射和透射光波时波长不同或标识设置间距不同来区分，以实现光纤编码在光波下的唯一特征。基于成本考虑，优选采用设置间距不同的标识来组成光纤编码，具体地，相邻标识之间的间距为L0×K，其中L0为基准间距，K为整数。光纤编码的反射或者透射标识可采样多种不同元件，主要包括光纤光栅(简称光栅)、反射膜(片)、透射膜(片)、硅基线刻光栅。由于反射膜(片)、透射膜(片)的现有产品中波长宽度较大，针对现有应用场景而言并不适用；硅基线刻光栅可以直接在分光器硅基板刻制，但是其硅基板要求尺寸小，硅基线刻光栅与分光器之间的间距就非常小，要求光源脉冲和采集空间精度都比较高，成本也非常高；光纤光栅包括反射光纤光栅、透射光纤光栅、相位光纤光栅等，直接在光纤上刻制，可以直接与光纤材质产品对接，成本相对低廉，因此，优选采用光纤光栅作为本发明实施例的光纤编码。

参照图1所示，本发明实施例提供的多级分光器，应用于PON网络，包括：首级分光器100、第一光纤编码110、多个第二光栅120、中级分光器200、第二光纤编码210、多个第四光栅220、末级分光器300、第三光纤编码310、多个第六光栅320。首级分光器100具有第一输入端、多个第一输出端；第一光纤编码110设置于第一输入端处光纤上，第一光纤编码110包括多个不同波长的第一光栅111，多个第二光栅120分别一一设置于多个第一输出端处光纤上，多个第二光栅120的波长与第一光纤编码110的波长段对应；中级分光器200具有第二输入端、多个第二输出端，第二输入端与目标的第一输出端连接；第二光纤编码210设置于第二输入端处光纤上，第二光纤编码210包括多个不同波长的第三光栅211，多个第三光栅211的波长与目标的第二光栅120的波长段对应；多个第四光栅220分别一一设置于多个第二输出端处光纤上，多个第四光栅220的波长与第二光纤编码210的波长段对应；末级分光器300具有第三输入端，多个第三输出端，第三输入端与目标的第二输出端连接；第三光纤编码310设置于第三输入端处光纤上，第三光纤编码310包括多个不同设置距离的第五光栅311，多个第五光栅311的波长相同且与目标的第四光栅220的波长对应；多个第六光栅320分别一一设置于多个第三输出端处光纤上，多个第六光栅320的波长与目标的第四光栅220的波长段对应。

具体地，结合参考1至图3所示，基于实际应用考虑，多级分光器的级数不能太大，因此以三级分光器为例说明。参考图1，可以理解的是，三级分光器依次首尾连接，每一级分光器的输入端和多个输出端分别设置有光纤编码或光栅。

继续参考图2和图3，首级分光器100和中级分光器200上光纤编码或光栅的区别主要在于波长的设置不同，具体为中级分光器200上第二光纤编码210的波长段属于与其连接第一输出端上第二光栅120的波长段，而该第二光栅120的波长段由第一光纤编码110的波长段拆分得到。具体地，参考图5，可以理解的是，从各级分光器上光纤编码或光栅产生反射光波的光谱示意图上可以看出，除开末级分光器300，对于其他各级分光器，其多个输出端上光栅的波长段为其输入端上光纤编码的波长段的拆分，即多个光栅的波长段可组合成光纤编码的波长段，另外，下一级分光器的光纤编码的波长段为上一级分支下光栅的波长段。

继续参考图4，对于末级分光器300，其第三光纤编码310的多个第五光栅311为不同的设置间距，其每个第五光栅311的波长相同且属于与其连接的第二输出端上第四光栅220的波长段中的一个波长，多个第六光栅320的波长相互不同，且分别从与其连接的第二输出端上第四光栅220的波长段中选择。

可以理解的是，基于上述多级分光器的设置，对于首级分光器100和中级分光器200，其光纤编码或光栅的波长不同，因此可以实现区分识别；对于末级分光器300，其第三光纤编码310采用不同设置间距的光栅，第六光栅320采用不同的波长，因此也可实现区分识别。

进一步地，在一些实施例中，鉴于各级分光器与识别脉冲光波发送侧之间的距离，以及识别脉冲光波传输的能量衰减，第一光纤编码110反射率优选5％，第二光纤编码210反射率优选5％×115％，第三光纤编码310反射率优选60％；第二光栅120反射率优选40％，第四光栅220反射率优选40％×120％，第六光栅320反射率优选100％，从而实现后续相同光波遮挡较小并克服光波衰耗后难以识别的问题。

在本实施例中，通过在首级分光器100上设置第一光纤编码110和第二光栅120，并使得各个第二光栅120的波长段为第一光纤编码110波长段的拆分；通过在中级分光器200上设置第二光纤编码210和第四光栅220，并使得各个第四光栅220的波长段为第二光纤编码210波长段的拆分，且第二光纤编码210波长段为对应连接的第二光栅120的波长段；基于该设置方式，可以将第一光纤编码110的波长段在多级连接中拆分下去，使得各级分光器的光纤编码和光栅可互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，以实现各分支的区分识别。同时，通过在末级分光器300上设置第三光纤编码310和第六光栅320，并使得各个第五光栅311的设置距离不同，即利用了光栅之间不同设置距离也能实现区分识别的原理，来防止在多级传输下波长段拆分多次后识别效果变差。因此，对于本发明实施例的多级分光器，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

在一些实施例中，如图4所示，每个第六光栅320分别具有不同的设置距离。

具体地，参考图4，可以理解的是，经过多级分光器的传输后，上述的波长段可能被拆分到难以继续拆分，因此，对于末级分光器300，可以设置多个第六光栅320的波长与第三光纤编码310的波长相同，但每个第六光栅320的设置距离均不同，因此仍可实现对第六光栅320的区分识别。

在一些实施例中，中级分光器200设置有多个，多个中级分光器200相互连接构成中级分光器200网络，中级分光器200网络的输入端与第一输出端连接，中级分光器200网络的输出端与第三输入端连接。

具体地，可以理解的是，对于本发明实施例的多级分光器，其级数可大于三级，即对于中间分光器的设置可以为多个，多个中级分光器200依次连接后，再与首级分光器100、末级分光器300连接。可以理解的是，在一些实施例中，多个中级分光器200还可以连接成拓扑网络，并且末级分光器300具有多个，分别与多个中级分光器200的多个第二输出端一一连接。

另外，参考图6，本发明实施例还提供了一种多级分光器识别系统，包括：光纤编码识别装置400、如本发明第一方面实施例任一的多级分光器。光纤编码识别装置400用于对光纤编码进行识别；多级分光器的第一输入端与光纤编码识别装置400的输出端连接。

具体地，参考图6，为本发明一种实施例的多级分光器识别系统的示意图，可以理解的是，通过利用光纤编码识别装置400来发送出不同波长的识别脉冲光波，依次经过第一光纤编码110、第二光栅120、第二光纤编码210、第四光栅220、第三光纤编码310、第六光栅320进行反射，并依次传回多个反射光波至光纤编码识别装置400进行解析，从而实现对首级分光器100的输入端和输出端、中级分光器200的输入端和输出端、末级分光器300的输入端和输出端的依次识别，即等效实现了多级分光器的各个分支链路的区分识别。

可以理解的是，通过光纤编码识别装置400来发出不同波长的识别脉冲光波，在基于特定波长和距离的设置下，本发明实施例的多级分光器上的各个光纤编码或光栅，将互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，并依次传回反射光波至光纤编码识别装置400进行解析处理，从而实现对多级分光器的各支路的区分识别。因此，对于本发明实施例的多级分光器识别系统，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

在一些实施例中，如图7所示，光纤编码识别装置400包括：多个脉冲光源410、光源选择模块420、环形器430、光电处理模块、控制模块440。多个脉冲光源410用于分别输出不同波长的识别脉冲光波；光源选择模块420的多个输入端分别与多个脉冲光源410一一对应连接；环形器430包括第一端口，第二端口，第三端口，第一端口与光源选择模块420的输出端连接，第二端口与第一输入端连接；光电处理模块的输入端与第三端口连接；控制模块440分别与多个脉冲光源410、光源选择模块420、光电处理模块电性连接。

具体地，参考图7，可以理解的是，在控制模块440的操作下，根据不同光纤编码或光栅的波长，光源选择模块420选择一个脉冲光源410发送出特定波长的识别脉冲光波，或选择多个脉冲光源410来同时发送出多个不同波长的识别脉冲光波，识别脉冲光波传输至环形器430，并继续传输至对应波长的各个光纤编码并进行反射，反射回的多个反射光波经环形器430后由光电处理模块接收，光电处理模块依次对多个反射光波处理后输出数字信号至控制模块440，控制模块440对数字信号进行解析，以完成对多级分光器中各个光纤编码的识别，从而实现对多级分光器的各分支链路的区分识别。

在一些实施例中，如图7所示，光电处理模块包括：光电转换单元451、模数转换单元452。光电转换单元451的输入端与第三端口连接，光电转换单元451用于将光信号转换为电信号；模数转换单元452的输入端与光电转换单元451的输出端电性连接，输出端与控制模块440电性连接。

具体地，参考图7，可以理解的是，光电处理模块可采用光电转换单元451与模数转换单元452结合，具体通过对反射回来的反射光波经光电转换单元451处理，将光信号转换为模拟电信号，进一步再由模数转换单元452处理将模拟电信号转换为数字信号，并传输至控制模块440得到解析。具体地，光电转换单元451可采用PIN光电二极管实现光电转换，也可采用雪崩光电二极管(APD)实现光电转换。控制模块440的核心处理器可以采用单片机、DSP或ARM，具体可以使用STM32系列处理器。

在一些实施例中，光源选择模块420采用SOA光开关，SOA光开关的多个输入端分别与多个脉冲光源410的输出端一一对应连接，SOA光开关的输出端与第一端口连接，SOA光开关与控制模块440电性连接。

具体地，SOA光开关利用半导体光放大器，通过改变SOA的偏置电压就可实现开关功能，当偏置减少时，没有粒子数反转，因而吸收光信号，当偏置增加时，放大输入信号，因而当SOA处于吸收和放大态时，通断消光比很大，同时易于集成，开关速度快，但偏振敏感。在一些实施例中，SOA光开关采用N×N型，即具有多个输入端和对应的多个输出端，通过对SOA光开关的端口进行设置，可以实现对各脉冲光源410的连通并输出对应波长的光波。

在一些实施例中，光源选择模块420采用分光器，分光器的多个输入端分别与多个脉冲光源410的输出端一一对应连接，分光器的输出端与第一端口连接，分光器与控制模块440电性连接。

具体地，分光器可为M×N式，即M个输入端和N个输出端，多个脉冲光源410输出的光波可通过M个输入端进入分光器，通过再N个输出端中选择一个输出端，以实现输出所需波长光波的目的。

在一些实施例中，光源选择模块420采用波分复用器，波分复用器的多个输入端分别与多个脉冲光源410的输出端一一对应连接，波分复用器的输出端与第一端口连接，波分复用器与控制模块440电性连接。

具体地，波分复用器可以将两种或多种不同波长的携带各种信息的光载波信号汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输，传输至接收端时，再通过某种方法将各个不同波长的光信号分开。通过利用波分复用器，可以实现对多个脉冲光源410的连通并输出耦合的光波，并在接收端进行解波分复用处理，以得到对应所需波长的光波。

此外，如图8所示，本发明的实施例还提出了一种多级分光器识别方法，应用于如本发明实施例任一的多级分光器识别系统，包括以下步骤：

光纤编码识别装置400输出识别脉冲光波至第一输入端；

光纤编码识别装置400依次接收第一光纤编码110、第二光栅120、第二光纤编码210、第四光栅220、第三光纤编码310、第六光栅320所分别反射的多个反射光波；

光纤编码识别装置400对多个反射光波进行解析处理，以实现对多级分光器的分支链路的识别。

具体地，参考图8，为本发明实施例的多级分光器识别方法的流程图。需要说明的是，本申请实施例的多级分光器识别系统用于实现上述多级分光器识别方法，本申请实施例的多级分光器识别方法与前述的多级分光器识别系统相对应，具体的处理过程请参照前述的多级分光器识别系统，在此不再赘述。

可以理解的是，将本发明实施例的多级分光器识别方法应用于本发明实施例的多级分光器识别系统中，通过光纤编码识别装置400来发出不同波长的识别脉冲光波，在基于特定波长和距离的设置下，本发明实施例的多级分光器上的各个光纤编码或光栅，将互不影响地反射不同波长的识别脉冲光波，并依次传回反射光波至光纤编码识别装置400进行解析处理，从而实现对多级分光器的各支路的区分识别。因此，对于本发明实施例的多级分光器识别方法，其解决了当前难以实现对多级分光器的各个分支链路识别的问题，有利于应用至PON网络中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。