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专利号: 2018113177116
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:它由用户端控制系统1、光耦合器2、多功能集成光缆3、波分复用模块4、光电转换模块5、传感器端口6、信号收发双工模块7、电压稳压电路8和功能模块9组成;所述系统中用户端控制系统1发出包括用于传能、传感和通讯的混合光信号通过光耦合器2入射到多功能集成光缆3中;在多功能集成光缆3的输出端口进行处理,使得传能光信号316与传感和通讯混合光信号317在多功能集成光缆3的输出端分离,从而避免传感和通讯混合光信号317的接收模块对光电转换模块5的遮挡;在多功能集成光缆3中传输的混合光信号在输出端口分为两部分,其中传感和通讯的混合光信号输入波分复用模块4中,而传能光信号输入光电转换模块5中;传感和通讯的混合光信号经过波分复用模块4分为传感光信号和通讯光信号;传感光信号输入传感器端口6之后,受到所测物/环境影响形成带有测量信息的光信号并延原光路返回用户端控制系统1;通讯光信号输入信号收发双工模块7用于对功能模块9的控制;功能模块9也可通过信号收发双工模块7将反馈信息通过波分复用模块4、多功能集成光缆3以及光耦合器2传回用户端控制系统1;光电转换模块5将从多功能集成光缆3输出的传能光信号的光能转换为电能,并通过电压稳压电路8,给功能模块9和信号收发双工模块7提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:用于传能、传感和通讯的光信号的波长各不相同,根据需要和功能选定;用于传能的光信号需要较大的输出功率,可用激光器产生波长为980nm或者其他波长的光信号;用于传感和通讯的光信号需要长距离的传输和相对较小的衰减,可用激光器产生的1300nm和

1550nm或者其他波长的光信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:多功能集成光缆3可以是单根同轴双波导光纤以及其他多芯光纤中一种;当多功能集成光缆3为单根同轴双波导光纤时,其由位于光纤轴心的中间纤芯313和位于包层311内部的环形纤芯312构成;其加工方法可为一下两种的一种:第一种方式是在多功能集成光缆3的中间纤芯313的端口通过聚焦离子束打磨形成一个内向45°角的三角凹槽314,在凹槽的斜面镀上金属使其成为反射端面315;通过中间纤芯313传输的传感和通讯混合光信号

317会被反射端面315反射成与传能光信号316成90°夹角的光路输出;通过这个方式,传感和通讯混合光信号317和传能光信号316在多功能集成光缆3的端口被分离开来,通过不同方向传输;第二种方式是在多功能集成光缆3的中间纤芯313的端口打磨出一个45°角的三角立方体突出324,在立方体突出324的斜面进行金属沉积,使其成为反射端面325,通过中间纤芯313传输的传感和通讯混合光信号317会被反射端面325反射成与传能光信号316成

90°夹角的光路输出;通过这个方式,传感和通讯混合光信号317和传能光信号316在多功能集成光缆3的端口被分离开来,通过不同方向传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:光电转换模块5可以是基于硅(Silicon),砷化镓(GaAs),磷砷化镓铟(InGaAsP)或者磷化铟镓(GaInP)等材料的光能吸收电池板或者太阳能电池板;光电转换模块5的大小,与多功能集成光缆3输出端口的距离由所需要吸收的光信号的强度,波长,以及在输出端的光密度分布决定。

5.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:电压稳压电路8接收由光电转换模块5输出的电信号,并将其转换为稳定的电压信号输出;输出电压可根据后端电路/模块的需要进行设定,可为1.8V、3.3V、5V或是其他规格的电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:传感器端口6可以是一个全反射端口,传感光信号在端口反射后延原路传输回用户端控制系统1,用户端控制系统1对传回信号进行分析以实施如水下监听以及环境探测等功能。

7.根据权利要求1所述的一种基于单光纤集成光缆的光能量和光信号收发处理系统,其特征是:功能模块9可以是一个小型可运动的功能机械装置,用于位置寻找、监控、探测以及对于多功能集成光缆3的敷设;功能模块9也可以是一个小型多功能机器人,在用户端控制系统1的控制下执行如水下潜伏、系统架设以及敌方设备破坏等任务。