一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其主要由控制中心、光開關(guān)、通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)和弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)構(gòu)成?？刂浦行耐ㄟ^光開關(guān)與各個(gè)傳感子網(wǎng)相連，并通過切換不同的時(shí)段解調(diào)各個(gè)傳感子網(wǎng)的傳感信號(hào)，各個(gè)傳感子網(wǎng)由通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)選擇通路。通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)使得傳感子網(wǎng)支路互為備用路徑，通過探測信號(hào)的變化，計(jì)算機(jī)能夠直接控制備用路徑的啟用，無需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高。傳感網(wǎng)通過并聯(lián)多個(gè)傳感子層，易于擴(kuò)展，每個(gè)子層的傳感器通過時(shí)分方式進(jìn)行尋址，突破了光源頻譜資源不足的限制，滿足了構(gòu)建大容量、高可再生性和可靠性的光纖光柵傳感系統(tǒng)的要求。
【專利說明】-種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳 感網(wǎng)絡(luò)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電力、石油化工、核工業(yè)以及基礎(chǔ)建設(shè)等行業(yè)的高速增長使 得安全生產(chǎn)成為一個(gè)世界性的問題，因此，實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變、位移等這些現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和環(huán) 境監(jiān)測中的重要參數(shù)的準(zhǔn)確測量有著極其重要的意義。光纖光柵傳感器具有重量輕、抗電 磁干擾、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，采用波長作為傳感信號(hào)編碼，可以組建光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，傳感器精度 高，易于集成。惡劣的監(jiān)測環(huán)境對(duì)光纖光柵傳感網(wǎng)提出了更高的要求，現(xiàn)在這類傳感技術(shù)研 究的關(guān)鍵問題是如何設(shè)計(jì)出大容量、高安全性和可靠性的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 為了增加單根光纖串聯(lián)光柵的數(shù)量，各種復(fù)用技術(shù)被引入。采用基于弱反射光柵 (如0.1%反射率）的時(shí)分復(fù)用技術(shù)，理論上一根光纖上可以串聯(lián)數(shù)百個(gè)光柵；若能進(jìn)一步 降低光柵的反射率（如0.01%反射率），則系統(tǒng)容量將獲得大幅提升。然而，傳統(tǒng)復(fù)用技術(shù) 所構(gòu)建的傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是簡單地串并聯(lián)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)損壞時(shí)，將導(dǎo)致部分傳感 器失效，例如專利CN102914321提出的"一種極弱光纖光柵傳感系統(tǒng)及其查詢方法"通過采 用極弱反射光柵，使單根光纖上串接的傳感器突破數(shù)萬個(gè)，然而其并未考慮光柵之間連接 點(diǎn)發(fā)生斷裂的情況，沒有自愈性和可再生性，其可靠性和安全性大大降低。
[0004] 目前自愈性研究主要針對(duì)波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)展開的，例如專利CN101917229提出的 "基于光延遲的可自愈的大容量光纖傳感網(wǎng)"采用波分復(fù)用和空分復(fù)用方式，光纖光柵連接 點(diǎn)斷裂時(shí)，通過切換到備用通路達(dá)到自愈的目的，具備一定的可再生性。但如果備用通路也 發(fā)生損壞，該結(jié)構(gòu)也將無法正常工作；而且波分復(fù)用方式導(dǎo)致每個(gè)子網(wǎng)串聯(lián)的光柵個(gè)數(shù)十 分有限，而通過光開關(guān)陣列增加子網(wǎng)個(gè)數(shù)，加大了系統(tǒng)的掃描周期。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)采用時(shí)分復(fù)用的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 其可再生性和安全性的不足，提供一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)。
[0006] 為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，主要由控制中心，1XN光開關(guān)，N 個(gè)通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)和N個(gè)弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)組成；其中N為>3的正整數(shù)；為便 于描述，每個(gè)光器件的端口從上到下，從左至右依次編號(hào)；
[0008] 控制中心連接1XN光開關(guān)的第一端口；
[0009] 每個(gè)弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)包括2路光纖光柵傳感器陣列；其中每一路光纖光 柵傳感器陣列由1根光纖及串聯(lián)在該光纖上的至少1個(gè)光柵構(gòu)成；
[0010] 每個(gè)通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)包括前端節(jié)點(diǎn)和后端節(jié)點(diǎn)；其中
[0011] 前端節(jié)點(diǎn)包括3 X 2光開關(guān)，分路器，前端可編程光緩存器和2 X 1光開關(guān)；3 X 2光 開關(guān)的第一端口連接1XN光開關(guān)除第一端口外的其中一個(gè)端口，第二端口連接第一鄰近 弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)的前端節(jié)點(diǎn)的3 X 2光開關(guān)的第四端口，第三端口連接2 X 1光開 關(guān)的第二端口，第四端口連接第二鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)的前端節(jié)點(diǎn)的3X2光開 關(guān)的第二端口，第五端口連接分路器的第一端口；分路器的第二端口經(jīng)一路光纖光柵傳感 器陣列連接后端節(jié)點(diǎn)的耦合器的第一端口，第三端口經(jīng)前端可編程光緩存器連接2 X 1光 開關(guān)的第一端口；2X1光開關(guān)的第三端口經(jīng)另一路光纖光柵傳感器陣列連接后端節(jié)點(diǎn)的 1X2光開關(guān)的第一端口；
[0012] 后端節(jié)點(diǎn)包括1X 2光開關(guān)，后端可編程光緩存器，耦合器，1X 3光開關(guān)和節(jié)點(diǎn)摻 鉺光纖放大器；1X2光開關(guān)的第二端口經(jīng)后端可編程光緩存器連接耦合器的第二端口， 第三端口連接1X3光開關(guān)的第四端口；耦合器的第三端口連接1X3光開關(guān)的第一端口； 1X3光開關(guān)的第二端口經(jīng)節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器連接第二鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)的 后端節(jié)點(diǎn)的1X 3光開關(guān)的第三端口，第三端口連接第一鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)的 后端節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器的輸出端。
[0013] 上述方案中，控制中心包括可調(diào)諧激光器，馬赫-曾德調(diào)制器，中心摻鉺光纖放大 器，環(huán)形器，光電探測器，脈沖信號(hào)發(fā)生器和計(jì)算機(jī)；可調(diào)諧激光器的輸出端經(jīng)馬赫-曾德 調(diào)制器與中心摻鉺光纖放大器的輸入端相連，中心摻鉺光纖放大器的輸出端連接環(huán)形器的 第一端口，環(huán)形器的第二端口接1X N光開關(guān)的第一端口，環(huán)形器的第三端口經(jīng)光電探測器 與計(jì)算機(jī)的輸入端相連，計(jì)算機(jī)的輸出端連接可調(diào)諧激光器的控制端；脈沖信號(hào)源分別連 接馬赫-曾德調(diào)制器和計(jì)算機(jī)。
[0014] 上述方案中，1XN光開關(guān)、3X2光開關(guān)，分路器，前端可編程光緩存器、2X1光開 關(guān)、1X 2光開關(guān)，后端可編程光緩存器，耦合器，1X 3光開關(guān)和節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器均為雙 向工作器件。
[0015] 上述方案中，分路器第二端口和第三端口的分光比與耦合器第一端口和第二端口 的分光比相一致。
[0016] 上述方案中，分路器第一輸出端和第二輸出端的分光比為40:60，|禹合器第一輸入 端和第二輸入端的分光比也為40:60。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)：
[0018] (1)設(shè)計(jì)了一種通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)，使得傳感子網(wǎng)支路互為備用路徑，通過探測 信號(hào)的變化，計(jì)算機(jī)能夠直接控制備用路徑的啟用，對(duì)光開關(guān)和光緩存器的操作全部由計(jì) 算機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)自行控制實(shí)現(xiàn)，無需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高。
[0019] (2)傳感網(wǎng)通過并聯(lián)多個(gè)傳感子層，易于擴(kuò)展，每個(gè)子層的傳感器通過時(shí)分方式進(jìn) 行尋址，突破了光源頻譜資源不足的限制，滿足了構(gòu)建大容量、高可再生性和可靠性的光纖 光柵傳感系統(tǒng)的要求。
[0020] (3)通過讀取脈沖延時(shí)量，經(jīng)過簡單計(jì)算即可獲取光柵位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測光柵和被 測物理量的實(shí)時(shí)定位。且在故障發(fā)生時(shí)可以迅速確定故障點(diǎn)的位置，便于后期維護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。該圖中，1-1為控 制中心，1-2為1XN光開關(guān)，1-3為通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)，1-4為弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)。
[0022] 圖2為控制中心結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3為通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及連接示意圖。該圖中，3-1為3X2光開關(guān)，3-2 為分路器，3-3為前端可編程光緩存器，3-4為2 X 1光開關(guān)，3-5為1 X 2光開關(guān)，3-6為后端 可編程光緩存器，3-7為耦合器，3-8為1 X 3光開關(guān)，3-9為節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器。
[0024] 圖4為兩級(jí)可編程光緩存器結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖5為單一支路損壞開關(guān)切換示意圖。
[0026] 圖6為單一支路損壞開關(guān)切換信號(hào)時(shí)序圖。
[0027] 圖7為雙支路損壞開關(guān)切換示意圖。
[0028] 圖8為主路損壞開關(guān)切換不意圖。
[0029] 圖9為主路和兩支路損壞開關(guān)切換不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案和實(shí)現(xiàn)原理作進(jìn)一步描述。
[0031] 本實(shí)用新型一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，它包括 控制中心1-1，1XN光開關(guān)1-2(即總開關(guān)），N個(gè)通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)1-3(即遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)） 和N個(gè)弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4 (即傳感子網(wǎng)）?？刂浦行?-1通過1XN光開關(guān)1-2 連接N個(gè)弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4,弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4由通路選擇與延時(shí)節(jié) 點(diǎn)1-3連接構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0032] 所述控制中心1-1的作用是提供光源、解調(diào)傳感信號(hào)以及通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)光開關(guān) 和可編程光緩存器的控制?？刂浦行?-1的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括可調(diào)諧激光器，馬赫-曾 德調(diào)制器，中心摻鉺光纖放大器，環(huán)形器，光電探測器，脈沖信號(hào)發(fā)生器和計(jì)算機(jī)，可調(diào)諧激 光器與馬赫-曾德調(diào)制器相連，馬赫-曾德調(diào)制器與中心摻鉺光纖放大器相連，中心摻鉺光 纖放大器與環(huán)形器第一端口相連，環(huán)形器第二端口連接1XN光開關(guān)1-2,環(huán)形器第三端口 連接光電探測器，光電探測器通過數(shù)據(jù)端口與具有數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)的輸入端連接， 計(jì)算機(jī)的輸出端連接可調(diào)諧激光器。脈沖信號(hào)發(fā)生器與可調(diào)諧激光器和計(jì)算機(jī)連接以產(chǎn)生 適合的脈沖信號(hào)。所述可調(diào)諧激光器發(fā)出信號(hào)至馬赫-曾德調(diào)制器，馬赫-曾德調(diào)制器連 接脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生所需要的光脈沖信號(hào)，經(jīng)中心摻鉺光纖放大器放大后由環(huán)形器進(jìn)入 布拉格光纖光柵陣列，反射回的傳感信號(hào)經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。同 時(shí)計(jì)算機(jī)連接可調(diào)諧激光器以控制其輸出波長，連接脈沖信號(hào)發(fā)生器以產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖調(diào) 制信號(hào)，連接各光開關(guān)控制其切換狀態(tài)，連接可編程光緩存器控制其緩存時(shí)間。通過使用 1XN光開關(guān)1-2,可以很大地提高系統(tǒng)的復(fù)用能力，雖然增加了系統(tǒng)的監(jiān)測周期，但與其他 復(fù)用方式相比，仍有較高的掃描速率。
[0033] 所述弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4采用星形-環(huán)型結(jié)構(gòu)，各個(gè)子網(wǎng)采用空分方式 與控制中心1-1相連，傳感子網(wǎng)由兩條光纖支路組成，每條支路以非等間距方式串聯(lián)一定 數(shù)量的光纖光柵傳感器，其反射率一般小于1 %，光柵的反射率視具體應(yīng)用而定，采用時(shí)分 復(fù)用方式尋址每個(gè)傳感器。各個(gè)傳感子網(wǎng)之間通過遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)互連，必要時(shí)由光開關(guān)切換構(gòu) 成閉合環(huán)路。增大系統(tǒng)容量必然以降低監(jiān)測頻率為代價(jià)，因此子網(wǎng)的個(gè)數(shù)和規(guī)模要根據(jù)實(shí) 際需要設(shè)計(jì)。
[0034] 通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)1-3的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其節(jié)點(diǎn)a、b和c完全相同，節(jié)點(diǎn)d、 e和f完全相同，兩組節(jié)點(diǎn)稍有不同，后者兼有一定的放大作用。節(jié)點(diǎn)內(nèi)的光器件全部為可 雙向工作的器件，為便于描述，每個(gè)光器件的端口從上到下，從左至右依次編號(hào)，現(xiàn)以節(jié)點(diǎn)b 和節(jié)點(diǎn)e為例說明節(jié)點(diǎn)內(nèi)部連線情況：
[0035] 節(jié)點(diǎn)b即前端節(jié)點(diǎn)包括3X2光開關(guān)3-1，分路器3-2,前端可編程光緩存器3-3和 2X1光開關(guān)3-4。3X2光開關(guān)3-1的第一端口連接1XN光開關(guān)1-2除第一端口外的其中 一個(gè)端口，第二端口連接第一鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4的前端節(jié)點(diǎn)e的3 X 2光開 關(guān)3-1的第四端口，第三端口連接2 X 1光開關(guān)3-4的第二端口，第四端口連接第二鄰近弱 反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4的前端節(jié)點(diǎn)a的3 X 2光開關(guān)3-1的第二端口，第五端口連接分 路器3-2的第一端口。分路器3-2的第二端口經(jīng)一路光纖光柵傳感器陣列連接后端節(jié)點(diǎn)的 耦合器3-7的第一端口，第三端口經(jīng)前端可編程光緩存器3-3連接2 X 1光開關(guān)3-4的第一 端口。2X1光開關(guān)3-4的第三端口經(jīng)另一路光纖光柵傳感器陣列連接后端節(jié)點(diǎn)的1X2光 開關(guān)3-5的第一端口。
[0036] 節(jié)點(diǎn)e與節(jié)點(diǎn)b內(nèi)部連接相似，不同的是節(jié)點(diǎn)e還包括一個(gè)摻鉺光纖放大器。節(jié) 點(diǎn)e即后端節(jié)點(diǎn)包括1 X 2光開關(guān)3-5,后端可編程光緩存器3-6,耦合器3-7,1 X 3光開關(guān) 3-8和節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器3-9。1X2光開關(guān)3-5的第二端口經(jīng)后端可編程光緩存器3-6 連接耦合器3-7的第二端口，第三端口連接1 X3光開關(guān)3-8的第四端口。耦合器3-7的第 三端口連接1 X 3光開關(guān)3-8的第一端口。1 X 3光開關(guān)3-8的第二端口經(jīng)節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放 大器3-9連接第二鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4的后端節(jié)點(diǎn)d的1X3光開關(guān)3-8的 第三端口，第三端口連接第一鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4的后端節(jié)點(diǎn)f的節(jié)點(diǎn)摻鉺 光纖放大器3-9的輸出端。上述分路器3-2第二端口和第三端口的分光比與稱合器3-7第 一端口和第二端口的分光比相一致。為補(bǔ)償功率損耗，其輸出光功率較大的一端連接光開 關(guān)和光緩存器，即分路器3-2第二端口和第三端口的分光比為40:60,耦合器3-7第一端口 和第二端口的分光比也為40:60。
[0037] 所述前端和后端可編程光緩存器3-6是基于半導(dǎo)體光開關(guān)矩陣的可調(diào)諧多進(jìn)制 的光緩存器，其最大延時(shí)時(shí)間達(dá)到ms量級(jí)，延時(shí)精度達(dá)到ns量級(jí)，延時(shí)量由計(jì)算機(jī)控制，并 具有較低的插入損耗。1XN光開關(guān)1-2以及通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)1-3內(nèi)的所有光器件（即 3 X 2光開關(guān)3-1，分路器3-2,前端可編程光緩存器3-3、2 X 1光開關(guān)3-4、1 X 2光開關(guān)3-5， 后端可編程光緩存器3-6,耦合器3-7,1 X 3光開關(guān)3-8和節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器3-9均為雙 向工作器件）均為雙工器件，其中節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器3-9為前向放大，反向直通的雙向器 件。
[0038] 遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)不僅給光纖傳感網(wǎng)絡(luò)提供一條正常工作路徑，在光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)生 損壞時(shí)將自動(dòng)切換通路，自動(dòng)調(diào)節(jié)所需時(shí)延以保證每個(gè)傳感光柵的信號(hào)順序到達(dá)接收端， 進(jìn)而達(dá)到自愈的目的。對(duì)光開關(guān)和光緩存器的操作全部由計(jì)算機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)自行控制實(shí) 現(xiàn)，無需人工干預(yù)，自動(dòng)化程度高；且可迅速判斷故障點(diǎn)的位置，便于快速處置。
[0039] 正常工作模式下的工作過程如下：可調(diào)諧激光器以一固定波長輸出連續(xù)激光經(jīng)過 調(diào)制器調(diào)制，變?yōu)榫哂幸欢}沖寬度的光脈沖，經(jīng)摻鉺光纖放大器放大后進(jìn)入環(huán)形器，通過 光開關(guān)的選擇入射進(jìn)某一弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)1-4。在該子網(wǎng)內(nèi)部，通過光緩存器的 延時(shí)使得兩路傳感信號(hào)依次反射回來而不發(fā)生混疊，弱傳感信號(hào)經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)，最后由數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)采集電信號(hào)并儲(chǔ)存。數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)控制可調(diào)諧激光器實(shí)現(xiàn) pm量級(jí)調(diào)諧，重復(fù)上述步驟，直至完成一個(gè)周期的掃描，在該過程中，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)根據(jù) 各個(gè)弱反射傳感信號(hào)到達(dá)接收端的時(shí)間來完成傳感器的空間尋址，根據(jù)每個(gè)傳感光柵反射 光信號(hào)的強(qiáng)度判定是否存在布拉格反射，通過記錄產(chǎn)生布拉格反射時(shí)所對(duì)應(yīng)的可調(diào)諧激光 器的輸出波長來實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)的解調(diào)。在完成某一子網(wǎng)的解調(diào)后，通過光開關(guān)切換到下一 個(gè)子網(wǎng)，直至完成所有傳感子網(wǎng)的掃描。
[0040] 控制中心的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部運(yùn)行的空間尋址與現(xiàn)有光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)相同或相近 似。其中光纖光柵空間尋址的具體原理如下：
[0041] 假定調(diào)制脈沖寬度為t，相鄰窄脈沖間的發(fā)射時(shí)間間隔（周期）為T，兩光柵之間 的距離為d，光纖纖芯有效折射率為η = 1. 5,光速為c，則根據(jù)光時(shí)域反射檢測原理，到達(dá)光 電探測器接收端的信號(hào)時(shí)延差：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：主要由控制中心 (1-1)，1XN光開關(guān)（1-2)，N個(gè)通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)（1-3)和N個(gè)弱反射光纖光柵傳感子 網(wǎng)（1-4)組成；其中N為彡3的正整數(shù)； 控制中心（1-1)連接1XN光開關(guān)（1-2)的第一端口； 每個(gè)弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)（1-4)包括2路光纖光柵傳感器陣列；其中每一路光纖 光柵傳感器陣列由1根光纖及串聯(lián)在該光纖上的至少1個(gè)光柵構(gòu)成； 每個(gè)通路選擇與延時(shí)節(jié)點(diǎn)（1-3)包括前端節(jié)點(diǎn)和后端節(jié)點(diǎn)；即 上述前端節(jié)點(diǎn)包括3X2光開關(guān)（3-1)，分路器（3-2)，前端可編程光緩存器（3-3)和 2X1光開關(guān)（3-4) ;3X2光開關(guān)（3-1)的第一端口連接1XN光開關(guān)（1-2)除第一端口外的 其中一個(gè)端口，第二端口連接第一鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)（1-4)的前端節(jié)點(diǎn)的3X2 光開關(guān)（3-1)的第四端口，第三端口連接2X1光開關(guān)（3-4)的第二端口，第四端口連接第 二鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng)（1-4)的前端節(jié)點(diǎn)的3X2光開關(guān)（3-1)的第二端口，第 五端口連接分路器（3-2)的第一端口；分路器（3-2)的第二端口經(jīng)一路光纖光柵傳感器陣 列連接后端節(jié)點(diǎn)的耦合器（3-7)的第一端口，第三端口經(jīng)前端可編程光緩存器（3-3)連接 2X1光開關(guān)（3-4)的第一端口；2X1光開關(guān)（3-4)的第三端口經(jīng)另一路光纖光柵傳感器陣 列連接后端節(jié)點(diǎn)的1X2光開關(guān)（3-4)的第一端口； 上述后端節(jié)點(diǎn)包括1X2光開關(guān)（3-5)，后前端可編程光緩存器（3-6)，耦合器（3-7)， 1X3光開關(guān)（3-8)和節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器（3-9) ; 1X2光開關(guān)（3-5)的第二端口經(jīng)后前 端可編程光緩存器（3-6)連接耦合器（3-7)的第二端口，第三端口連接1X3光開關(guān)（3-8) 的第四端口；耦合器（3-7)的第三端口連接1X3光開關(guān)（3-8)的第一端口；1X3光開關(guān) (3-8)的第二端口經(jīng)節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器（3-9)連接第二鄰近弱反射光纖光柵傳感子網(wǎng) (1-4)的后端節(jié)點(diǎn)的1X3光開關(guān)（3-8)的第三端口，第三端口連接第一鄰近弱反射光纖光 柵傳感子網(wǎng)（1-4)的后端節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器（3-9)的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征在 于：控制中心（1-1)包括可調(diào)諧激光器，馬赫-曾德調(diào)制器，中心摻鉺光纖放大器，環(huán)形器， 光電探測器，脈沖信號(hào)發(fā)生器和計(jì)算機(jī)；可調(diào)諧激光器的輸出端經(jīng)馬赫-曾德調(diào)制器與中 心摻鉺光纖放大器的輸入端相連，中心摻鉺光纖放大器的輸出端連接環(huán)形器的第一端口， 環(huán)形器的第二端口接1XN光開關(guān)（1-2)的第一端口，環(huán)形器的第三端口經(jīng)光電探測器與計(jì) 算機(jī)的輸入端相連，計(jì)算機(jī)的輸出端連接可調(diào)諧激光器的控制端；脈沖信號(hào)源分別連接馬 赫-曾德調(diào)制器和計(jì)算機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征 在于：1XN光開關(guān)（1-2)、3X2光開關(guān)（3-1)，分路器（3-2)，前端可編程光緩存器（3-3)、 2X1光開關(guān)（3-4)、1X2光開關(guān)（3-5)，后前端可編程光緩存器（3-6)，耦合器（3-7)，1X3 光開關(guān)（3-8)和節(jié)點(diǎn)摻鉺光纖放大器（3-9)均為雙向工作器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征 在于：分路器（3-2)第二端口和第三端口的分光比與耦合器（3-7)第一端口和第二端口的 分光比相一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高可再生性的時(shí)分復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征在 于：分路器（3-2)第一輸出端和第二輸出端的分光比為40:60，|禹合器（3-7)第一輸入端和 第二輸入端的分光比也為40:60。
【文檔編號(hào)】H04B1/74GK203840345SQ201420271767
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】陳明, 張社強(qiáng), 李海鷗, 楊駿風(fēng), 陳輝 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)