專利名稱：光學信息加工系統(tǒng)、部件及其操作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶有各裝有可交換波導管的接頭的大量發(fā)射器和接收器的光學信息加工系統(tǒng)、這些發(fā)射器及接收器及其操作方法。工作時這種系統(tǒng)的發(fā)射器產(chǎn)生強烈的主要是相干的射線，后者是不允許被釋放出來的，因為會傷害眼睛。
因而研制一些防止信息信號不通過波導管連接到接收器時從這樣的發(fā)射器發(fā)射用的安全裝置。例如，已知利用混合式電纜來連接這樣一個系統(tǒng)的發(fā)射器和接收器，它一方面接到傳輸該信息信號用的波導管，另一方面連接到釋放信號線，接收器可以通過該信號線向發(fā)射器提供一個釋放信號，向發(fā)射器表明已經(jīng)接上接收器。發(fā)射器上的安全電路使得只有在該釋放信號出現(xiàn)時發(fā)射器才產(chǎn)生信息信號。
雖然這樣即可防止釋放未經(jīng)保護的信息信號的輻射，但是這樣一種系統(tǒng)的電纜連接費用高昂，而且當有大量的發(fā)射器和接收器需要彼此連接時，會造成錯誤。此外，混合式電纜及其插接裝置與簡單的純光纜相比價格昂貴且容易損壞。因此，在光學信息加工系統(tǒng)中最好不使用混合式電纜。但是在信息傳輸系統(tǒng)的發(fā)射器和接收器之間人們是相互獨立地敷設各波導管和釋放信號線的，所以容易配錯對，這時可能用光纜把一個接收器連接到一個本不該連接的發(fā)射器上，釋放信號線卻沒有與之接上。當處于這樣一種狀態(tài)下的接收器提供釋放信號時，這使另一個發(fā)射器接通得允許信息信號的發(fā)射，從而有可能使之釋放出來。
本發(fā)明的任務是提供一種信息傳輸系統(tǒng)、該信息傳輸系統(tǒng)用的發(fā)射器和接收器以及能夠抑制這樣的系統(tǒng)發(fā)射出不受保護的輻射用的方法，從而即使獨立地為波導管和釋放信號線敷設光纜，也能保證有效地進行保護。
該任務用按照權利要求1的信息傳輸系統(tǒng)、按照權利要求14的發(fā)射器、按照權利要求15的接收器和按照權利要求16的抑制未加防護的輻射的方法來解決。其中，在允許信息信號接通之前，傳送一個編碼的，亦即針對每一個接收器唯一的檢驗信號，以便能夠確認無疑，通過一個波導管彼此連接的發(fā)射器和接收器是否實際彼此從屬。只有如此時，才允許該信息信號接通。
可以設想，每個發(fā)射器配置一個存儲器，用以貯存對所分配的接收器特定的檢驗信號的描述。然而，當不用傳輸介質，而是給一個發(fā)射器特定的從該接收器發(fā)往相關發(fā)射器的檢驗信號預定一個描述時，該系統(tǒng)的實現(xiàn)就簡單了。所述傳輸介質指的主要是釋放控制線本身。用這樣方法，就可以排除釋放控制線接錯的可能。
按照本發(fā)明的第一配置，給每個接收器分配一個貯存其檢驗信號的描述用的存儲器。這些存儲器最好直接集成在接收器上，該系統(tǒng)的制造廠家可以在整個系統(tǒng)的范圍內(nèi)確定唯一的值。當然，當貯存的描述不僅是全系統(tǒng)范圍內(nèi)的，而是針對廠家制造或兼容的接收器唯一的時，可以在要增加發(fā)射器時使系統(tǒng)達到更好的可擴展性。誠然，這會大大延長實行本發(fā)明的方法所需的時間。但當檢驗信號的描述不是永久性地預先給定，而是動態(tài)地由系統(tǒng)的中央主管機構唯一地分配時，就可以避免這一點。
第二配置是利用一個隨機發(fā)生器，隨機控制地為每一個接收器產(chǎn)生檢驗信號的描述。
按照本發(fā)明的第三配置可以用這樣的方法保證檢驗信號的唯一性，亦即中央主管機構給每個接收器分配一個由從屬的發(fā)射器傳輸檢驗信號用的時刻。
數(shù)值是對檢驗信號的一種特別簡單的描述，通過在一光學信號中按照任何一種編碼方法對該數(shù)值編碼，從而可用簡單的方法產(chǎn)生檢驗信號，并以適當?shù)木幋a形式在波導管中傳輸。另一種可能的方法是為檢驗信號的描述而定義該檢驗信號改變其電平的多個時刻。
為了在釋放控制線上傳輸釋放控制信號和對檢驗信號的描述，只要采用這兩個電平即可。該電平中的一個當它長時間存在時對應于釋放控制信號；傳輸對檢驗信號的描述時，釋放控制信號不應這樣長時間地連續(xù)采取第二電平，以至使發(fā)射器將其理解為釋放信號。但是，顯然還可以考慮一條釋放信號線，其上釋放信號電平要能與傳輸該描述用的至少兩個信號電平相區(qū)分。
基于安全的考慮，每一個發(fā)射器應該以低于信息信號的中等功率發(fā)射檢驗信號。這可以用這樣的方法實現(xiàn)，即檢驗信號由短脈沖組成，它們之間具有大的間距，而且其脈沖功率不足以損傷眼睛。按照一個推薦的配置，檢驗信號是不相干的，因而對眼睛無害。相比之下，信息信號具有達到高的傳輸速率所要求的相干性。
這可以用一種發(fā)射器特別簡單地實現(xiàn)，該發(fā)射器具有兩級結構，由激光器和連接在激光器和波導管接頭之間的放大器組成。雖然激光器只在釋放信號存在的情況下才可以被驅動，但作為檢驗信號可以只由該放大器的不相干自發(fā)發(fā)射產(chǎn)生。
本發(fā)明一種推薦的應用是遠程通信技術的光學轉接系統(tǒng)，其中發(fā)射器和接收器安裝在裝于底板(Backplane)的印刷電路板上，釋放線在底板走線。
從以下參照附圖描述的實施例可以進一步看出本發(fā)明的特征和優(yōu)點。附圖中
圖1是按照本發(fā)明的帶有多個發(fā)射器和接收器的光學交換系統(tǒng)的示意圖；圖2是一種按照第一配置的這種系統(tǒng)的接收器的示意圖；圖3表示圖2所示的釋放線、波導管和接收器內(nèi)部的信號隨時間變化的過程；圖4是本發(fā)明接收器的第二配置；圖5表示圖4所示的釋放線、波導管和接收器內(nèi)部的信號隨時間變化的過程；
圖6是本發(fā)明接收器的第三配置。
圖1表示遠程通信網(wǎng)絡的光學交換臺上多個光發(fā)射器1和接收器2的配置。發(fā)射器1和接收器2安裝在插卡上，而插卡又安裝在共同的底板上。它們往往具有相同的結構，盡管該圖中只詳細畫出一個發(fā)射器1和一個接收器2。
每一個發(fā)射器1的光學部件是激光諧振器3，特別是采取激光二極管的形式；光學放大器4，它與該激光二極管3集成在同一塊半導體襯底上，并通過波導管從激光二極管3連接到發(fā)射器1的光學輸出接頭5。光學輸出接頭5是一個插接裝置，它可用配對的連接件與連接光纜6連接在一起。
發(fā)射器具有電氣信息信號用的輸入端8和釋放信號用的輸入端9。兩個輸入端都通過開關10有選擇地與驅動電路11的控制輸入端連接，該驅動電路調整光學放大器4的能量供應。此外，釋放信號線9還通過延遲電路12連接到調整激光二極管3能量供應的驅動電路7的控制輸入端7。
釋放信號線9可以具有兩個不同的電平，表示為0和1，在所示的開關10位置上，該電平通過驅動電路11控制光學放大器4的能量供應。延遲電路12配置得使發(fā)射器1啟動時首先向驅動電路7給出0電平，然后當該電平連續(xù)在其輸入端保持一段預定的時間間隔T時，切換到電平1。只要延遲電路供應輸出電平0，激光二極管3就保持關斷狀態(tài)，但是仍舊給光學放大器4供電，使發(fā)射器的光學輸出接頭5上只產(chǎn)生放大器4的自發(fā)發(fā)射形成的不相干光。該自發(fā)發(fā)射可采取兩個不同的功率電平，視釋放信號的輸出端9上的信號電平0或1而定。
釋放信號輸入端9上的信號電平由從屬于該發(fā)射器1的通過釋放信號線15連接的接收器2產(chǎn)生。釋放信號線15由連接發(fā)射器1和接收器2的底板上的走線形成。
接收器2往往包括一個輸入接頭16，可在其上連接光學連接電纜6和一個計算電路17。其結構示于圖2的第一例。
計算電路17的光敏二極管18接收一個從輸入接頭16進來的光信號，并將其轉換為電信號。接在該光敏二極管18上的譯碼電路19對可能調制了進入的光信號的信息信號進行提取和譯碼，這是眾所周知的，因而不再描述。在光敏二極管18上還連接一個放大器20，設計成用來在一個對應于驅動電路11的輸入處于0電平時光學放大器4的工作狀態(tài)的不相干微弱光信號進入時，在輸出端提供一個0電平，而當一個對應于驅動電路11的輸入端為1電平時光學放大器4的工作狀態(tài)的不相干強信號進入時，提供一個1輸出電平。該放大器20的輸出連接“或非”門(NOR)21的一個輸入端?！盎蚍恰遍T21的第二個輸入端連接一個連接著寄存器23的并行/串行轉換器22。該轉換器22可以由光敏二極管18所捕捉的光功率信號的上升沿觸發(fā)，這特別在當通過連接光纜6在光敏二極管18和發(fā)射小功率自發(fā)發(fā)射的發(fā)射器1之間出現(xiàn)連接時出現(xiàn)。就是說，當通過連接光纜6在接收器2和任何一個發(fā)射器1之間形成光學連接時，或當交換臺投入運行并被供給電壓時，轉換器22便開始以給定的低頻把輸入寄存器23的數(shù)據(jù)值串行化。該頻率可處于從幾Hz到最高幾KHz的范圍。它是這樣選擇的，所有送入寄存器21的數(shù)值的串行化所持續(xù)的時間不長于延遲電路12的延遲時間間隔T。于是串行化后的數(shù)據(jù)值到達“或非”門21的第二輸入端，同時在釋放信號線15上給出。于是串行化的數(shù)據(jù)值便控制通過釋放信號線15與接收器2連接的那一個發(fā)射器的光學放大器4中的自發(fā)發(fā)射的強度。當同一發(fā)射器也通過連接光纜6與接收器2連接時，從運行時間延遲可以看出，放大器20的輸出信號與并行/串行轉換器22便會相同，于是“或非”門21恒為0。接在“或非”門21的輸出端的RS觸發(fā)器24不置位，于是其/D輸出端恒定地保持數(shù)值1。串行化結束之后，開關25切換，使觸發(fā)器24的/D輸出代替轉換器22與釋放信號線15連接。釋放信號線15上的值仍舊繼續(xù)為1，使得時間間隔T結束之后驅動電路7接通激光二極管3，同時開關10切換，使光學放大器4的驅動電路11與信息信號輸入端8連接。
當連接光纜6在不同發(fā)射器1和接收器2之間彼此手工插接時，一般當光學連接插錯時，只要并行/串行轉換器22提供的輸出信號第一次改變其電平，光學上與接收器2連接的發(fā)射器1的自發(fā)發(fā)射的功率就會保持不變，于是“或非”門21的輸入信號之間出現(xiàn)不一致。但特別是還可以想像，包含發(fā)射器1和接收器2的交換臺的操作中斷之后，要同時測試整個光學連接，因為不能排除在交換臺暫停期間光學連接被改變的可能性。在這種情況下，會同時發(fā)生大量的測試過程。
圖3表示釋放信號線15上電平F、連接光纜6上自發(fā)發(fā)射和觸發(fā)器24的/D輸出信號的電平P的一種可能的隨時間變化的示例。只要接收器2發(fā)送到釋放信號線15上的信號電平偶然與在光學上與之相連的發(fā)射器從另一個接收器收到的電平相等，觸發(fā)器24的/D輸出就維持在數(shù)值1；但一旦電平不同(當每個接收器的寄存器23中數(shù)據(jù)值都是該接收器所特有的值時，這是不可避免的)，該觸發(fā)器24便被置位，/D輸出變?yōu)?，于是相關發(fā)射器在檢驗結束時關斷。
在這里考慮的本發(fā)明的一種簡單配置下，發(fā)射器1通過釋放信號線15從接收器2獲得它應該產(chǎn)生的檢驗信號形式的描述，以便對于該接收器2呈現(xiàn)為實際上規(guī)定與之相連的發(fā)射器1，簡單地采用信號電平序列的形式，發(fā)射器1的電平只是必須在它到達發(fā)射器1的同時從電氣形式轉換為光學形式，以便獲得要在連接光纜6上傳輸?shù)臋z驗信號。顯然，可取代產(chǎn)生的檢驗信號這樣的“直接”描述，而采用任何適當形式的編碼描述。若并非每一條單獨的釋放信號線15都實現(xiàn)為底板上的一條專用走線，而是時分多路地把多條信號線分入走線，則就特別合適。此外，這樣的解決方法是值得追求的，因為省去釋放信號線的固定接線，可以使接收器和發(fā)射器彼此的安排更加靈活。采取這樣的解決方法時，一般在釋放信號線15上傳輸?shù)碾娖胶陀砂l(fā)射器1產(chǎn)生的光學檢驗信號的變化之間不再存在直接的對應關系，而在釋放信號線上傳輸?shù)臋z驗信號描述可以用任何適合的形式編碼。
圖4表示按照本發(fā)明的接收器2的第二配置。它與圖2的配置的差異在于，并行/串行轉換器用偽隨機發(fā)生器26代替，后者根據(jù)寄存器23的內(nèi)容產(chǎn)生一個隨機數(shù)序列，并根據(jù)所產(chǎn)生的值以預定的小幾率確定在其輸出端上是否提供了一個短脈沖。該配置有一個優(yōu)點，就是它能與結構比圖1所示更簡單的發(fā)射器配合工作，其中，沒有光學放大器或者不與放大器分開的激光可被接入和切斷。其中，脈沖被調到足夠短，令其產(chǎn)生的幾率小得可以使脈沖所包含的能量和發(fā)射器所提供的脈沖信號的平均功率小到這樣的程度盡管該脈沖是相干的，但是可排除其對眼睛的危害。圖5中簡要表示的符合檢驗采取與圖3相似的方法一旦進入接收器2的光學檢驗信號不包含偽隨機發(fā)生器26所特有的脈沖時(或當包含附加的非特定的脈沖時)，RS觸發(fā)器24置位，把發(fā)射器和接收器之間的光學連接識別為不正確。
在圖6所示的接收器2的第三配置下，轉換器22和寄存器23用控制電路27代替，后者與交換臺的所有接收器連接，在由已作過一次檢查的所有接收器2復查連接光纜6的情況下，接收要求允許進行這種試驗的請求。控制電路27將這些允許先后分配。保證每個時刻只是對交換臺的一個接收機復查，通過釋放信號線與之連接的發(fā)射器是否也被光學相連。在這種情況下，只要接收器提供給發(fā)射器的檢驗信號描述規(guī)定唯一的脈沖時刻即可。若在檢驗信號中收到該脈沖，則連接正確，若無此脈沖，則連接不正確。
權利要求
1.一種帶有各裝有可交換波導管(6)接頭(5，16)的大量光發(fā)射器(1)和接收器(2)的光學信息傳輸系統(tǒng)，其中每個光發(fā)射器(1)都設有一個接收釋放信號用的輸入端(9)，而且該發(fā)射器(1)設置成根據(jù)釋放信號的狀態(tài)產(chǎn)生或不產(chǎn)生光學信息信號，每個光學接收器(2)都設有一個信號發(fā)生器(21，24)，用以產(chǎn)生這樣的釋放信號(/D＝1)，其狀態(tài)說明該接收器(2)是否通過波導管(6)與一個發(fā)射器(1)連接，其特征在于，每個信號發(fā)生器(21，24)通過一條與波導管(6)分開敷設的釋放控制線(15)僅與一個釋放信號輸入端(9)連接，并設置成只有當事先在波導管接頭(16)上收到各自的接收器(2)特有的檢驗信號時，才產(chǎn)生釋放信號(/D＝1)。
2.按照權利要求1的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，將一個接收器(2)特有的檢驗信號的描述傳輸?shù)较嚓P的發(fā)射器(1)用的介質(15)。
3.按照權利要求2的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每個所述接收器(2)都設有一個存儲器(23)，用以貯存其檢驗信號的描述。
4.按照權利要求2的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每個所述接收器(2)都設有一個隨機發(fā)生器(26)，用以隨機控制地產(chǎn)生其檢驗信號的描述。
5.按照權利要求2的光學傳輸系統(tǒng)，其特征在于，它包括一個中央主管機構(27)，用以給每個所述接收器(2)分配一個該接收器特有的檢驗信號的描述。
6.按照權利要求2至5之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，用以傳輸檢驗信號的描述的介質是釋放控制線(15)。
7.按照權利要求6的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述釋放控制線可以采取僅兩個電平。
8.按照權利要求2至7之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述檢驗信號用一個數(shù)值描述。
9.按照權利要求8的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器(1)設有編碼器(11，4)，用以把所述數(shù)值編碼為檢驗信號，而所述接收器(2)設有解碼器(20，21)，用以提取檢驗信號中編碼的數(shù)值。
10.按照權利要求2至6之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述檢驗信號可用至少一個其電平發(fā)生變化的時刻來描述。
11.按照上述權利要求之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每個所述發(fā)射器(1)以低于信息信號的中等功率發(fā)送檢驗信號。
12.按照上述權利要求之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，每個所述發(fā)射器(1)都設有激光器(3)和連接在激光器(3)和發(fā)射器(1)的波導管接頭(5)之間的放大器(4)，而所述激光器只在釋放信號(/D＝1)存在的情況下才能工作。
13.按照上述權利要求之一的光學信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射器(1)和接收器(2)都安裝在裝于底板的印刷電路板上，釋放線(15)通過該底板敷設。
14.一種上述權利要求之一的光學信息傳輸系統(tǒng)用的發(fā)射器，設有光學輸出接頭(5)、釋放信號輸入端(9)和可調制的輻射源(3，4)，當發(fā)射器(1)的釋放信號輸入端(9)上存在釋放信號(/D＝1)時，在光學輸出接頭(5)上提供光學信息信號，其特征在于，輻射源(3，4)能夠在釋放信號(/D＝1)不存在時，在輸出接頭(5)上發(fā)出一個經(jīng)編碼的光學檢驗信號。
15.一種上述權利要求1至13之一的光學信息傳輸系統(tǒng)用的接收器，設有光學輸入接頭(16)、釋放信號輸出端和解碼器(21，22，23，24)，用以把包含于輸入端接頭(16)上存在的檢驗信號內(nèi)的代碼與期待的代碼加以比較，并在該代碼相符時產(chǎn)生釋放信號。
16.一種抑制從一個光學信息加工系統(tǒng)的發(fā)射器(1)發(fā)射未經(jīng)保護的信息信號用的方法，其中每個發(fā)射器(1)都通過控制輻射釋放用的釋放線(15)連接到相關的接收器(2)，并且可以通過光學波導管(6)連接，該方法具有以下步驟a)發(fā)射器(1)給出一個相關接收器(2)特有的光學檢驗信號；b)檢查檢驗信號是否到達接收器(2)；和c)當確定檢驗信號到達接收器(2)時，釋放信息信號的發(fā)射。
17.按照權利要求16的方法，其特征在于，其中，當波導管(6)的接頭接上接收器(2)時，執(zhí)行步驟a)至c)。
18.按照權利要求16的方法，其特征在于，該方法在系統(tǒng)啟動時執(zhí)行。
19.按照權利要求16、17或18的方法，其特征在于，先由接收器(2)向相關的發(fā)射器(1)傳輸一個檢驗信號的描述。
20.按照權利要求19的方法，其特征在于，傳輸一個數(shù)值作為描述，并當在檢驗信號中解碼出相同的數(shù)值時，在步驟b)確定該檢驗信號到達。
21.按照權利要求19的方法，其特征在于，傳輸一個信號作為描述，該信號具有在一定的時間間隔內(nèi)的電平變化，當觀察到在相同的時間間隔檢驗信號電平發(fā)生變化時，在步驟b)確定檢驗信號到達。
22.按照權利要求17至21之一的方法，其特征在于，所述信息信號是相干的，但所述檢驗信號是不相干的。
全文摘要
一種光學信息傳輸系統(tǒng)包括大量的光發(fā)射器(1)和接收器(2)，各裝有可交換波導管(6)用的接頭(5，16)。每個發(fā)射器(1)設有一個接收釋放信號用的輸入端(9)，該發(fā)射器(1)設置成根據(jù)釋放信號的狀態(tài)產(chǎn)生或不產(chǎn)生光學信息信號。每個光學接收器(2)設有一個信號發(fā)生器(21，24)，用以產(chǎn)生這樣的釋放信號，其狀態(tài)說明該接收器(2)是否通過波導管(6)與一個發(fā)射器(1)連接。每個信號發(fā)生器(21，24)通過一條與波導管(6)分開敷設的釋放控制線(15)僅與一個釋放信號輸入端(9)連接，設置成只有當事先在它的波導管接頭(16)上收到該接收器(2)特有的檢驗信號時，才產(chǎn)生釋放信號。
文檔編號H04B10/00GK1720681SQ200380104655
公開日2006年1月11日 申請日期2003年10月6日 優(yōu)先權日2002年10月7日
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