[发明专利]使能够进行双向全双工数据传输的方法和数据传输系统

说明书

本申请涉及使能够进行双向全双工数据传输的方法和数据传输系统。具体地，涉及一种使得能够以高数据传输速率来在诸如线路可替换单元这样的电气组件)之间进行通信的双向多波长光纤光网络。根据一些实施例的所提出的光纤光网络包括能够以快于1千兆位/秒的速率来传输数据的单根塑料或者玻璃光纤。根据一些实施例，可以通过用一根千兆位塑料或者千兆位玻璃光纤代替四根或者更多根塑料或者玻璃光纤，来将飞行器上的线路可替换单元之间的光纤电缆的数量减少八倍或者更多。

技术领域

本文所公开的技术大体上涉及使得能够在电气组件之间进行通信的光纤光网络。

背景技术

光纤是沿其轴线发射光的圆柱形介质波导管。光纤由被透明的外包层(下文称为“包层(cladding)”)包围的透明纤芯组成，该包层和纤芯都由介电材料制成。通过全内反射现象来将光保持在纤芯中。为了将光信号限制在纤芯中，纤芯的折射率大于包层的折射率。纤芯与包层之间的边界可以是突变的，如在阶跃折射率光纤中，或者是渐变的，如在渐变折射率光纤中。光纤可以由玻璃或者塑料制成。

使用塑料光纤(POF)的光网络在重量、大小、带宽、功率、和电磁抗扰性方面优于铜布线。POF优于玻璃光纤(GOF)，易于处理、安装和维护。POF纤芯材料的范围可以从丙烯酸酯类到全氟化聚合物发生变化。POF折射率分布的范围可以从阶跃折射率到渐变折射率发生变化。POF几何结构的范围可以从单纤芯到多纤芯发生变化。POF纤芯可以适应单模(在非常小的光纤纤芯中的单条光路)到多模(在更大的光纤纤芯中的多条光路)。使用POF会大大减轻重量。对于车载网络(诸如飞行器)而言，重量减轻会是重要的，其中，重量减轻会引起燃料消耗减少和排放降低。

通常的做法是将若干线路可替换单元(LRU)彼此连接以实现在航空电子系统内的通信。例如，已经将交通工具(例如，飞行器)的前分段中的若干LRU连接至交通工具的尾分段中的若干LRU。将各个LRU连接至各个其它LRU会导致不合理的大量连接。此外，LRU之间的许多连接可能很长，从而导致光损耗。

光纤网络具有比铜网络更快的速度、更轻的重量和电磁抗干扰性的优点。许多型号的商用飞行器都具有用于大小、重量和功率减小的光纤网络。在一些情况下，飞行器中的大量玻璃光纤(GOF)电缆是导致高制造成本的重要因素。为了降低在飞行器中安装光纤网络的成本，需要减少在飞行器中使用的光纤电缆的数量。

用于减少光纤数的典型解决方案是使用波分复用(WDM)系统。然而，典型的WDM系统与目前在商用运输机上使用的多模光纤不兼容。典型的WDM组件设计成与单模光纤一起使用。单模光纤具有小于10微米的直径，并且因此，对由飞行器振动和冲击引起的灰尘、污染、和未对准非常敏感。WDM组件(诸如，多路复用和多路分解阵列波导光栅(AWG))是昂贵的并且未被证明用于恶劣的航空电子环境。

发明内容

下面相当详细地公开的主题涉及一种使得能够以高数据传输速率(例如，大于1千兆位/秒)来在电气组件(诸如，线路可替换单元)之间进行通信的双向多波长光纤光网络。根据一些实施例的所提出的光纤光网络包括能够以快于1千兆位/秒的速率来传输数据的单光纤(塑料或者玻璃)。这种塑料光纤在本文中将被称为“千兆位塑料光纤”(GbPOF)。千兆位塑料光纤由韧性全氟化聚合物制成，并且在紧密的电缆弯曲期间不会断裂。一个示例GbPOF具有55微米的纤芯直径和500微米的包层直径。上面提到的玻璃光纤在本文中将被称为“千兆位玻璃光纤”(GbGOF)。GbGOF的一个示例是具有50微米纤芯直径和125微米包层直径的OM4多模玻璃光纤。该GbGOF具有在多达400米的距离内10千兆位/秒的带宽。与纯二氧化硅GOF纤芯形成对比，具有相同纤芯直径的多模GbPOF更不完美，具有意大利面条形状的较长无规聚合物链。这些聚合物链产生强烈的正向模式耦合，并且导致会干扰激光源的较少反射光。POF纤芯中的强模耦合还降低了激光源的相干性，并且使得沿着光纤长度的模式干涉到达最小。本文所提出的光网络解决了现有WDM系统的问题。