塑料光纤总线网络的制作方法
【专利摘要】本发明涉及塑料光纤总线网络。一种光网络体系结构能够包括第一对锥形混合棒和第二对锥形混合棒。光网络体系结构也能够包括从第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第一多个塑料光纤和从第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元的第二多个塑料光纤。光网络体系结构还能够包括从第一对锥形混合棒通信地耦合到第二对锥形混合棒的至少一个塑料光纤。
【专利说明】塑料光纤总线网络
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请涉及2013年7月30日提交的美国申请号13/954557，名称为“塑料和玻璃光纤总线网络”和2013年7月30日提交的美国申请13/954705，名称为“锥形光混合棒”。
【技术领域】
[0003]本申请一般涉及光通信总线的组件和系统。
【背景技术】
[0004]使用塑料光纤(POF)的光网络可以比使用铜或其它金属接线的网络提供优点。塑料光纤的种类包括塑料复合二氧化硅(PCS)纤维、单芯塑料光纤或多芯塑料光纤。塑料光纤联网可以具有较低的安装和维护成本。另外，对于要求携带相同量的数据而言，塑料光纤比金属电线轻，因此使用塑料光纤可以获得明显重量减轻。重量减轻对于交通工具(诸如飞行器)上的网络而言会是重要的，其中重量减轻可以导致降低的燃料消耗和较低的排放。
[0005]在一些情况下，若干外场可更换单元(line replaceable units, LRU)可能需要互相连接。例如，交通工具的前部处的若干外场可更换单元可能需要连接到交通工具的后部处的若干组件。每一个外场可更换单元连接到彼此的外场可更换单元会导致外场可更换单元之间的大量连接不合理。另外，外场可更换单元之间的许多连接会很长，导致若干长连接。如果所有这些连接都以铜线形式，那么仅连接产生的空间和重量对于交通工具来说会很繁重。电气数据总线已经用来连接外场可更换单元。单个数据总线能够消除外场可更换单元之间的电气连接的一些重量和大小。通常，光通信纤维(诸如，玻璃光纤(GOF)和塑料光纤)能够比电气接线更轻并包含在更小的空间中。然而，实现光通信系统并不仅仅将所有电气接线替换成光纤那么简单。
[0006]塑料光纤具有高传输能力、良好的电磁干扰(EMI)抗干扰度、重量轻、高机械强度以及具有出色的灵活性。由于这些特性，塑料光纤用于数据通信，以及装饰、照明和类似工业应用。塑料光纤相对于玻璃光纤在直径上也更大。由于其较大的直径，塑料光纤比玻璃光纤具有更大的光纤错位(fiber misalignment)公差。由于这种大的错位公差，基于塑料光纤的光纤网络具有较低的维护和安装成本。在航空航天平台中，塑料光纤也大大降低了用于航空电子设备网络的连接器和收发器组件的成本。
[0007]已经开发了一些光通信组件。例如，美国专利号7，965，913描述了光星棒，其包括用于接收夹持管前端的塑料光纤(POF)和夹持管后端的混合棒的空心圆筒形夹持管。每个POF的后端固定到混合棒的前表面。混合棒的后凸表面被抛光并涂上高反射性涂层以形成凸反射表面。然而，美国专利号7，965，913没有描述锥形混合棒的使用以将信号从一定数量的输入光纤的信号传送到不同数量的输出光纤。
【发明内容】
[0008]本公开的说明性实例包括，但不限于，方法、结构和系统。在一方面，光网络体系结构能够包括第一对锥形混合棒和第二对锥形混合棒。光网络体系结构也能够包括从第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第一多个塑料光纤，以及从第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元的第二多个塑料光纤。光网络体系结构也能够包括从第一对锥形混合棒通信地耦合到第二对锥形混合棒的至少一个塑料光纤。
[0009]在一个实例中，至少一个塑料光纤的第一端能够耦合到第一对混合棒的其中一个。至少一个塑料光纤的第二端能够耦合到第二对混合棒的其中一个。在另一个实例中，第一对混合棒包括第一混合棒和第二混合棒，并且其中第二对混合棒包括第三混合棒和第四混合棒。第一塑料光纤能够从第一混合棒通信地耦合到第四混合棒，以及第二塑料光纤能够从第三混合棒通信地耦合到第二混合棒。第一光中继器能够位于第一塑料光纤上。第一光中继器能够经配置以增加沿第一光纤传播的光信号的信号强度，以使由第四混合棒从第一光纤接收到的光信号强度在预定范围内。第二光中继器能够位于第二塑料光纤上。第二光中继器能够经配置以增加沿第二光纤传播的光信号的信号强度，以使由第二混合棒从第二光纤接收到的光信号强度在预定范围内。
[0010]在另一方面，光网络体系结构能够包括第一锥形混合棒，其经配置以从通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第一多个塑料光纤接收光信号，并沿着第一塑料光纤和第二塑料光纤发送光信号。光网络体系结构也能够包括第二锥形混合棒，其经配置以从第二塑料光纤和第三塑料光纤接收光信号，并经由通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第二多个塑料光纤发送光信号。光体系结构也能够包括第三锥形混合棒，其经配置以从通信地耦合到第二多个外场可更换单元的第三多个塑料光纤接收光信号，并沿着第三塑料光纤和第四塑料光纤发送光信号。光网络体系结构也能够包括第四锥形混合棒，其经配置以从第一塑料光纤和第四塑料光纤接收光信号，并经由通信地耦合到第二多个外场可更换单元的第四多个塑料光纤发送光信号。
[0011]在一个实例中，第一光中继器能够位于第一塑料光纤上，并且第一光中继器能够经配置以增加沿第一塑料光纤传播的光信号的强度。第一光中继器的位置和由第一光中继器执行的沿第一塑料光纤传播的光信号的强度的增加能够被选择，以使由第四锥形混合棒从第一塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第一预定范围内。第一光衰减器能够位于第四塑料光纤上，并且第一光衰减器能够经配置以衰减沿第四光纤传播的光信号，以使由第四锥形混合棒从第四光纤接收到的光信号强度在光信号强度的第一预定范围内。第二光中继器能够位于第三塑料光纤上，并且第二光中继器能够经配置以增加沿第三塑料光纤传播的光信号的强度。第二光中继器的位置和由第二光中继器执行的沿第三塑料光纤传播的光信号的强度的增加能够被选择，以使由第二锥形混合棒从第三塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第二预定范围内。第二光衰减器能够位于第二塑料光纤上，并且第二光衰减器能够经配置以衰减沿第二光纤传播的光信号，以使由第二锥形混合棒从第二光纤接收到的光信号的强度在光信号强度的第二预定范围内。
[0012]在另一方面，飞行器光网络能够包括位于飞行器前端的第一对锥形混合棒和位于飞行器后端的第二对锥形混合棒。飞行器网络体系结构也能够包括第一多个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元，其中所述第一多个外场可更换单元位于飞行器的前端。飞行器网络体系结构也能够包括第二多个塑料光纤，其从第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元，其中所述第二多个外场可更换单元位于飞行器的后端。飞行器网络体系结构也能够包括至少一个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒的其中一个通信地耦合到第二对锥形混合棒的其中一个。
[0013]在一个实例中，至少一个塑料光纤具有范围从50米到100米的长度。至少一个光中继器能够位于至少一个塑料光纤上，并且至少一个光中继器能够经配置以增加沿至少一个塑料光纤传播的光信号的强度。第一多个塑料光纤和第二多个塑料光纤能够具有等于或小于20米的长度。
[0014]光网络体系结构包括第一对锥形混合棒；第二对锥形混合棒；第一多个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元；第二多个塑料光纤，其从第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元；以及至少一个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒通信地耦合到第二对锥形混合棒。在光网络体系结构中，至少一个塑料光纤的第一端耦合到第一对混合棒中的一个。在光网络体系结构中，至少一个塑料光纤的第二端耦合到第二对混合棒中的一个。
[0015]在光网络体系结构中，第一对混合棒包括第一混合棒和第二混合棒，以及其中第二对混合棒包括第三混合棒和第四混合棒。在光网络体系结构中，至少一个塑料光纤包括第一塑料光纤，其从第一混合棒通信地耦合到第四混合棒；以及第二塑料光纤，其从第三混合棒通信地耦合到第二混合棒。光网络体系结构还包括位于第一塑料光纤上的第一光中继器。
[0016]在光网络体系结构中，第一光中继器经配置以增加沿第一光纤传播的光信号的信号强度，以使由第四混合棒从第一光纤接收到的光信号在预定范围内。光网络体系结构还包括位于第二塑料光纤上的第二光中继器。在光网络体系结构中，第二光中继器经配置以增加沿第二光纤传播的光信号的信号强度，以使由第二混合棒从第二光纤接收到的光信号在预定范围内。
[0017]一种传输光信号的方法，包括由第一锥形混合棒从通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第一多个塑料光纤接收光信号；由第一锥形混合棒沿着第一塑料光纤和第二塑料光纤的每个引导从第一多个塑料光纤接收到的光信号；由第二锥形混合棒从第二塑料光纤和第三塑料光纤接收光信号；以及由第二锥形混合棒沿着通信地耦合到第一多个外场可更换组件的第二多个塑料光纤的每个引导从第二塑料光纤和第三塑料光纤接收到的光信号。
[0018]该方法还包括由第三锥形混合棒从通信地耦合到第二多个外场可更换组件的第三多个塑料光纤接收光信号；由第三锥形混合棒沿着第三塑料光纤和第四塑料光纤的每个引导从第三多个塑料光纤接收到的光信号；由第四锥形混合棒从第一塑料光纤和第四塑料光纤接收光信号；以及由第四锥形混合棒沿着通信地耦合到第二多个外场可更换组件的第四多个塑料光纤的每个引导从第一塑料光纤和第四塑料光纤接收到的光信号。该方法还包括增加沿第一塑料光纤传播的光信号的强度。
[0019]在该方法中，沿第一塑料光纤传播的光信号的强度的增加由光中继器执行，以及其中第一光中继器的位置和由第一光中继器执行的沿第一塑料光纤传播的光信号的强度的增加被选择，以使由第四锥形混合棒从第一塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第一预定范围内。该方法还包括衰减沿第四光纤传播的光信号，以使由第四锥形混合棒从第四塑料光纤接收到的光信号的强度在光信号强度的第一预定范围内。该方法还包括增加沿第三塑料光纤传播的光信号的强度，以使由第二锥形混合棒从第三塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第二预定范围内。该方法还包括衰减沿第二塑料光纤传播的光信号，以使由第二锥形混合棒从第二塑料光纤接收到的光信号的强度在光信号强度的第二预定范围内。
[0020]飞行器光网络包括位于飞行器前端的第一对锥形混合棒；位于飞行器后端的第二对锥形混合棒；第一多个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元，所述第一多个外场可更换单元位于飞行器前端；第二多个塑料光纤，其从第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元，所述第二多个外场可更换单元位于飞行器后端；以及至少一个塑料光纤，其从第一对锥形混合棒中的一个通信地耦合到第二对锥形混合棒中的一个。在飞行器光网络中，至少一个塑料光纤具有范围从60米到100米的长度。飞行器光网络还包括位于至少一个塑料光纤上的至少一个光中继器，其中所述至少一个光中继器经配置以增加沿至少一个塑料光纤传播的光信号的强度。飞行器光网络中，第一多个塑料光纤和第二多个塑料光纤具有等于或小于20米的长度。
[0021]本发明系统和方法的其它特征如下所述。所述特征、功能和优点能够单独地在各种实施例中实现，或可以在其它实施例中组合，其进一步细节能参见如下实施方式和附图了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]所有附图、附图标记可重复使用以指示所引用元件间的对应关系。提供附图以图示说明本文所述示例性实施例，但并不旨在限制本公开的范围。
[0023]图1示出具有若干外场可更换单元的交通工具的实例。
[0024]图2示出具有由电气总线连接的若干外场可更换单元的交通工具的实例。
[0025]图3示出使用塑料光纤而非电气总线连接外场可更换单元的通信系统。
[0026]图4示出具有若干外场可更换单元的交通工具，所述若干外场可更换单元经由具有两个对称的光学星形耦合器的光网络连接。
[0027]图5示出双对称星形耦合器光网络的原理图。
[0028]图6A-6C示出能够用于光网络的锥形混合棒的实例。
[0029]图7A和图7B示出具有混合棒对的系统的实例。
[0030]图8示出包括两对锥形混合棒的光网络的原理图。
[0031]图9示出光中继器的实例。
[0032]图1OA和图1OB示出包括两对锥形混合棒的光网络的变体的原理图。
[0033]图11A-11C示出包括两对锥形混合棒的光网络的变体的原理图。
[0034]图12A-12D示出光纤之间连接的实例。
[0035]图13示出具有三对混合棒的光网络的实例。
[0036]图14示出一种飞行器制造和维护方法的流程图。
[0037]图15示出一种飞行器的框图。
【具体实施方式】
[0038]实现光通信系统并不是仅仅是将所有电气接线替换成光纤那么简单。图1示出具有若干外场可更换单元101的交通工具100的实例。为了便于描述，并未标记所有外场可更换单元101。在图1示出的具体实例中，交通工具100能够是飞行器形式。交通工具也可以是任何其它形式，诸如汽车、船、火车或任何其它类型的交通工具。另外，在此描述的系统的实施并不是仅限在交通工具的环境中；在此使用的交通工具仅是为了说明目的。
[0039]单独的那些外场可更换单元101能够是任何组件，其发送信号给其它组件并从其它组件接收信号。例如，外场可更换单元101能够包括传感器组件、飞行控制组件等。在图1示出的交通工具100内，交通工具100包括第一分组110外场可更换单元101和第二分组120外场可更换单元101。在一个实例中，第一分组110能够包括37个外场可更换单元101，而第二分组120能够包括4个外场可更换单元101。为了使所有41个外场可更换单元101能互相通信，两个外场可更换单元101的每个集合之间能够设置单个连接。然而，在两个外场可更换单元101的每个集合之间提供单个连接将需要单独的连接。另外，若干连接将需要跨越第一分组110外场可更换单元101和第二分组120外场可更换单元101之间的距离，以将第一分组110外场可更换单元101的其中一个与第二分组120外场可更换单元101的其中一个连接。这种单独连接的大数量和长度将给交通工具100增加显著的重量和大小，并且将给交通工具的安装增加显著的复杂性。
[0040]连接外场可更换单元的一个解决方案是使用电气系统，其使用电气总线连接外场可更换单元。图2示出具有若干外场可更换单元201的交通工具200的实例。为了便于描述，并未标记所有外场可更换单元201。交通工具200还包括电气总线210，其从交通工具200的前部向交通工具200的后部行进。外场可更换单元201经由连接电缆和电流模型耦合器211连接到总线210。为了便于描述，不是所有的连接电缆和电流模式耦合器211都标记。以这种方式，从外场可更换单元201的其中一个发送到总线210的任何数据将由剩余的外场可更换单元201接收。虽然这种解决方案可以比两个外场可更换单元201的每个集合直接互相连接的系统具有更少的连接，但实现这种系统所需要的铜具有的重量能够影响交通工具200的性能。在交通工具是飞行器的情况下，电气连接的重量能够影响飞行器的燃料效率、飞行器的客运和货运能力等等。
[0041]图3示出使用塑料光纤代替电气总线的通信系统。图3所示的是具有外场可更换单元301的交通工具300。为了便于描述，不是所有的外场可更换单元301都标记。交通工具还包括光学星形耦合器310。外场可更换单元301经由光纤311 (诸如塑料光纤)连接到光学星形耦合器310。为了便于描述，不是所有光纤311都标记。光学星形耦合器310能够经配置以从光纤311中的每一个接收光信号，并经由光纤311将组合的光信号(其表示从光纤311中的每一个接收到的所有光信号的组合)传输回外场可更换单元301。以这种方式，由外场可更换单元301中的每一个发送的信号由所有其它外场可更换单元301接收。
[0042]图3所示的系统的一个挑战是一些光纤311的可能的长距离。例如，在交通工具300的后部附近的一个外场可更换单元301能够远离光学星形耦合器310约70米。这意味着光信号从源外场可更换单元到光学星形耦合器310并返回源外场可更换单元的往返行程中行程约140米。在塑料光纤中光信号延迟能够约为5纳秒/米。对于140米的往返行程，光纤311本身能够对往返光信号引入约700纳秒的延迟。一些外场可更换单元301可以发送“自测”数据图案到数据总线以测试连接。例如，外场可更换单元可以发送自测数据图案到数据总线，并确定外场可更换单元查看自测数据图案需要多长时间。如果在一定量时间内(如500纳秒内)，没有接收到自测数据图案，则外场可更换单元可以切换到“仅接收器”模式，外场可更换单元在“仅接收器”模式中将接收来自总线的任何数据，但不写任何数据到总线上。在光纤311的长度引起700纳秒的延迟以及外场可更换单元301期望在500纳秒内读取自测数据图案的情况下，光纤311将不能与系统需求可兼容。
[0043]克服关于图3的系统描述的光信号延迟的一种方法是双对称星形耦合器光网络。图4示出具有若干外场可更换单元401的交通工具400。为了便于描述，不是所有外场可更换单元401都标记。交通工具包括第一对称星形耦合器410和第二对称星形耦合器420。系统包括从交通工具400前部的外场可更换单元401中的每一个到第一对称星形耦合器410的塑料光纤传输线411。塑料光纤传输线411经配置以携带从交通工具400前部的外场可更换单元401传输到第一对称星形耦合器410的光信号。系统还包括塑料光纤接收线412，其将第一对称星形耦合器410连接回交通工具400前部的外场可更换单元401中的每一个。塑料光纤接收线412经配置以携带从第一对称星形耦合器410返回到交通工具400前部的外场可更换单元401中的每一个的光信号。系统包括从交通工具400后部的外场可更换单元401中的每一个到第二对称星形耦合器420的塑料光纤传输线421。塑料光纤传输线421经配置以携带从交通工具400后部的外场可更换单元401传输到第二对称星形耦合器420的光信号。系统还包括塑料光纤接收线422，其将第二对称星形耦合器420连接回交通工具400后部的外场可更换单元401中的每一个。塑料光纤接收线422经配置以携带从第二对称星形耦合器420返回交通工具400后部的外场可更换单元401中的每一个的光信号。系统还包括第一长光纤传输线431和第二长光纤传输线432。第一长光纤传输线431经配置以将光信号从第一对称星形耦合器410传输到第二对称星形耦合器420。第二长光纤传输线432经配置以将光信号从第二对称星形耦合器420传输到第一对称星形耦合器 410。
[0044]在操作中，第一对称星形耦合器410和第二对称星形耦合器420的每个经配置以从预定数目的光输入端接收光信号，并将从光输入端接收到的所有光信号传输到相同预定数目的光输出端的每一个上。例如，在交通工具400包括在交通工具400前部的37个外场可更换单元401的情况下，第一对称星形耦合器410能够经配置以接收38个光输入，并输出38个光输出。38个光输入包括37个塑料光纤传输线411和一个第二塑料光纤传输线432。38个光输出包括37个塑料光纤接收线412和一个第一长光纤传输线431。第一对称星形耦合器410经配置以从38个光输入端接收光信号，并将38个光输入的组合输出到38个光输出端的每一个上。在交通工具400包括在交通工具400后部的4个外场可更换单元401的情况下，第二对称星形耦合器420能够经配置以接收5个光输入，并输出5个光输出。5个光输入包括4个塑料光纤传输线421和一个第一长光纤传输线431。38个光输出包括4个塑料光纤接收线422和一个第二长光纤传输线432。第二对称星形耦合器420经配置以从5个光输入端接收光信号，并将5个光输入的组合输出到5个光输出的每一个上。
[0045]在图4所不的系统中，从每一个外场可更换单兀发送的光信号将被传输到所有的外场可更换单元401。在一个实例中，交通工具400前部的外场可更换单元401中的一个经由塑料光纤传输线411中的一个发送光信号。第一对称星形耦合器410经每个塑料光纤接收线412传输光信号返回到交通工具400前部的所有外场可更换单元401。第一对称星形率禹合器410也沿着第一长光纤传输线431将光信号传输到第二对称星形稱合器420。第二对称星形耦合器420经每个塑料光纤接收线422传输光信号到交通工具400后部的所有外场可更换单元401。由交通工具400后部的外场可更换单元401发送的信号类似地被传输到所有外场可更换单元401。
[0046]图5示出双对称星形耦合器光网络500的原理图。光网络500包括第一多个外场可更换单元510，其包括N个外场可更换单元510-1至510-N。系统还包括第一多个光电媒介转换器511，其包括N个线路光电媒介转换器511-1至511-N，其中第一多个光电媒介转换器511中的一个对应第一多个外场可更换单元510中的一个。第一多个光电媒介转换器511将由第一多个外场可更换单元510发送的电信号转换成光信号，并将光信号转换成发送到第一多个外场可更换单元510的电信号。第一多个光电媒介转换器511发出的光信号经由塑料光纤513发送到第一对称星形耦合器512。第一对称星形耦合器512发出的光信号经由塑料光纤514返回到第一多个光电媒介转换器511。光网络500还包括第二多个外场可更换单元520，其包括M个外场可更换单元520-1至520-M。系统还包括第二多个光电媒介转换器521，其包括M个线路光电媒介转换器521-1至521-M，其中第二多个光电媒介转换器521中的一个对应第二多个外场可更换单元520中的一个。第二多个光电媒介转换器521将由第二多个外场可更换单元520发送的电信号转换成光信号，并将光信号转换成发送到第二多个外场可更换单元520的电信号。第二多个光电媒介转换器521发出的光信号经由塑料光纤523发送到第二对称星形耦合器522。第二对称星形耦合器522发出的光信号经由塑料光纤524返回到第二多个光电媒介转换器521。光网络500还包括第一长传输光纤531和第二长传输光纤532。第一长传输光纤531经配置以将光信号从第一对称星形率禹合器512传输到第二对称星形稱合器522。第二传输光纤532经配置以将光信号从第二对称星形稱合器522传输到第一对称星形稱合器512。
[0047]使用双对称星形耦合器的系统具有若干特征。在一个实例中，为了系统正常工作，光电媒介转换器中的接收器要求具有非常高的瞬时动态范围以在接收到强信号后检测弱信号。在一些情况，瞬时动态范围能够横跨39dB。在另一个实例中，当在两个星形耦合器之间传输时，光信号能够回波。在图5所不的光网络500中,光传输541经由第一传输光纤531从第一对称星形稱合器512发送到第二对称星形稱合器522。因为第一长传输光纤531是到第二对称星形稱合器522的光输入中的一个,第二对称星形稱合器522在每个光输出端上(包括第二传输光纤532)输出相同的光传输。光传输541的回波光传输542沿着第二长传输光纤532发送回到第一对称星形稱合器512。回波光传输542能够引起多个外场可更换单元510和多个外场可更换单元520的误差，因为并不打算将原始光传输541重新传输回第一对称星形稱合器512。类似地,光传输543能够沿着第二长传输光纤532发送到第一对称星形稱合器512,并且第一对称星形稱合器512能够经由第一长传输光纤531将回波光传输544发送回第二对称星形稱合器522。
[0048]通过使用锥形混合棒对代替先前描述的系统中的每个对称星形耦合器能够解决回波光信号问题。图6A到图6C示出锥形混合棒的实例。图6A和图6B分别示出示例性混合棒610的等距视图和侧视图。混合棒610能够包括第一面611和第二面612。第一面611的尺寸621能够基于有待连接到第一面611的若干光纤。第二面612的尺寸622能够基于有待连接到第二面612的若干光纤。如果有待连接到第一面611的若干光纤不同于有待连接到第二面612的若干光纤，则第一面611的尺寸和第二面612的尺寸对于给定的混合棒610的锥形形状可以是不同的。混合棒610的长度623能够基于面611和612的尺寸621和622。面611和612的每个能够基本上中心围绕轴线624，轴线624基本上垂直于两个面611和612的每个。混合棒610能够由光学玻璃、光学塑料或任何其它光学透射材料制成。
[0049]图6C示出混合棒630的实例，其具有附接到混合棒630的第一面631的第一集合光纤640和附接到混合棒630的第二面632的第二集合光纤650。能够确定面631和632的尺寸和混合棒630的长度，以使来自从第一集合光纤640中的任意一个进入的光信号的光基本上均匀分布在整个第二面632上，以及使来自从第二集合光纤650中的任意一个进入的光信号的光基本上均匀分布在整个第一面631上。以这种方式，当光信号从光纤进入混合棒630的一个面时，相同的光信号被传输穿过附接到混合棒的相反面的所有光纤。
[0050]在一个实例中，第一集合光纤640能够包括7到40个之间的光纤。在另一个实例中，第二集合光纤650能够包括2到4个之间的光纤。在另一个实例中，混合棒630能够由BK7玻璃棒或具有梯形形状的其它高透射材料制成。第一和第二集合光纤640和650能够对齐混合棒630的相应面631和632以优化耦合。对齐后，第一和第二集合光纤640和650能够利用折射率匹配UV粘合剂附接到混合棒630的相应面631和632。完成组装的光纤640和650与混合棒630能够封装在保护外壳中。多端子连接器能够用于使封装保护外壳内的光纤与外部光纤配对。
[0051]图7A示出具有一对混合棒710和720的系统700的实例。混合棒710包括第一面711。第一集合光纤712能够附接到第一面711。混合棒710还包括第二面713。光纤714和730能够附接到第二面713。混合棒720包括第一面721。第二集合光纤722能够附接到第一面721。混合棒720还包括第二面723。光纤724和730能够附接到第二面723。
[0052]第一集合光纤712的每个能够接收从多个外场可更换单元的外场可更换单元传输的光信号。混合棒710能够将来自从第一集合光纤712接收到的光信号的光均匀分布在整个第二面713，以使穿过光纤714和730传输的光信号是从第一集合光纤712接收到的所有光信号的组合。光纤714能够连接到另一对混合棒(未示出)中的一个。光纤730能够将从第一集合光纤712接收到的所有光信号的组合传输到混合棒720的第二面723。光纤724还能携带来自其它对混合棒(未示出)中的一个的光信号。混合棒720能够将来自从光纤724和730接收到的光信号的光均匀分布在整个第一面721，以使穿过第二集合光纤722传输的光信号是从光纤724和730接收到的所有光信号的组合。第二集合光纤722的每个能够将光信号从混合棒720传输到多个外场可更换单元的外场可更换单元。使用一对混合棒710和720代替单个对称光学星形耦合器的一个效果是经由光纤724接收到的光信号不回波穿过光纤714。
[0053]图7B示出包括单一外壳740的系统700的实例。单一外壳740能够具有区域741、742,743和744，其分别用于第一集合光纤712的输入、光纤714的输出、第二集合光纤722的输出和光纤724的输入。区域741、742、743和744的每个能够包括光连接器，其经配置以允许来自单一外壳740的输入端和输出端连接到外部光纤。光纤712的光连接器能够位于单一外壳741 —侧上的区域741中，并且光纤722的光连接器能够位于该外壳同一侧上的区域743中。类似地，光纤742的光连接器能够位于单一外壳741的相对侧上的区域742中，并且光纤724的光连接器能够位于该外壳所述同一相对侧上的区域744中。将光连接器放置在单一外壳的相对侧能够促进数据总线系统中光电媒介转换器的物理连接。单一外壳740能够基于单一外壳740有待被安装的状况具有具体的形式。单一外壳740可用作对称光学星形耦合器的直接替代。
[0054]使用锥形混合棒比对称光学星形耦合器具有若干益处。例如，锥形混合棒的插入损耗能够比对称光学星形耦合器的插入损耗低。在另一个实例中，锥形混合棒中光混合的均匀性能够比对称光学星形耦合器中的更好。锥形混合棒能够比对称光学星形耦合器更易于制造，因为锥形混合棒的一侧比另一侧小。
[0055]图8示出包括两对锥形混合棒的光网络800的原理图。光网络800包括第一多个外场可更换单元810，其包括N个外场可更换单元810-1至810-N。系统还包括第一多个光电媒介转换器811，其包括N个线路光电媒介转换器811-1至811-N，其中第一多个光电媒介转换器811中的一个对应第一多个外场可更换单元810中的一个。第一多个光电媒介转换器811将由第一多个外场可更换单元810发送的电信号转换成光信号，并将发送到第一多个外场可更换单元810的光信号转换成电信号。第一多个光电媒介转换器811发出的光信号经由塑料光纤814发送到第一混合棒812。光网络800还包括第二混合棒813，其经由塑料光纤815连接到第一多个光电媒介转换器811。塑料光纤815经配置以将光信号从第二混合棒813传输到第一多个光电媒体转换器811。
[0056]光网络800包括第二多个外场可更换单元820，其包括M个外场可更换单元820_1至820-M。系统还包括第二多个光电媒介转换器821，其包括M个线路光电媒介转换器821-1至821-M，其中第二多个光电媒介转换器821中的一个对应第二多个外场可更换单元820中的一个。第二多个光电媒介转换器821将由第二多个外场可更换单元820发送的电信号转换成光信号，并将发送到第二多个外场可更换单元820的光信号转换成电信号。第二多个光电媒介转换器821发出的光信号经由光纤824发送到第三混合棒822。光网络800还包括第四混合棒823，其经由光纤825连接到第二多个光电媒介转换器821。光纤825经配置以将光信号从第四混合棒823传输到第二多个光电媒介转换器821。
[0057]光网络800还包括光纤831、832、833和834。光纤831连接到第一混合棒812和第二混合棒813的每个的较小端。光纤831经配置以将从第一混合棒812接收到的光信号传输到第二混合棒813。光纤832连接到第一混合棒812和第四混合棒823的每个的较小端。光纤832经配置以将从第一混合棒812接收到的光信号传输到第四混合棒823。光纤833连接到第二混合棒813和第三混合棒822的每个的较小端。光纤833经配置以将从第三混合棒822接收到的光信号传输到第二混合棒813。光纤834连接到第三混合棒822和第四混合棒823的每个的较小端。光纤834经配置以将从第三混合棒822接收到的光信号传输到第四混合棒823。第一和第二混合棒812和813经配置以在一端连接到N个光纤，并在另一端连接到两个光纤。这种混合棒能够被称为2 X N混合棒。第三和第四混合棒822和823经配置以在一端连接到M个光纤，并在另一端连接到两个光纤。这种混合棒能够被称为2 X M混合棒。
[0058]在图8所示的光网络中，由第一多个外场可更换单元810中的一个发送的每个信号和由第二多个外场可更换单元820中的一个发送的每个信号由第一和第二多个外场可更换单元810和820的所有外场可更换单元接收。在一个实例中，由第一多个外场可更换单元810中的一个发送的信号被作为电信号发送到第一多个光电媒介转换器811中的一个，其将电信号转换成光信号，并经由光纤814中的一个发送到第一混合棒812。光信号从第一混合棒812，经由光纤831和光纤832被发送。第二混合棒813经由光纤831接收光信号，并沿着光纤815中的每个将光信号发送到第一多个光电媒介转换器811。光信号被转换成电信号并被发送到第一多个外场可更换单元810的每个。第四混合棒823经由光纤832接收光信号，并沿着光纤825的每个将光信号发送到第二多个光电媒介转换器821。光信号被转换成电信号并被发送到第二多个外场可更换单元820的每个。在一个类似的实例中，由第二多个外场可更换单元820中的一个发送的信号作为电信号发送到第二多个光电媒介转换器821中的一个，其将电信号转换成光信号，并经由光纤824中的一个发送到第三混合棒822。光信号从第三混合棒822经由光纤833和光纤834被发送。第四混合棒823经由光纤834接收光信号，并沿着光纤825的每个将光信号发送到第二多个光电媒介转换器821。光信号被转换成电信号并被发送到第二多个外场可更换单元820的每个。第二混合棒813经由光纤833接收光信号，并沿着光纤815的每个将光信号发送到第一多个光电媒介转换器811。光信号被转换成电信号并被发送到第一多个外场可更换单元810的每个。
[0059]光网络800中所示的所有光纤，包括光纤814、815、824、825和831-834，其均可以是塑料光纤或玻璃光纤。光网络800能够用于图1示出的交通工具100中以连接外场可更换单元101。一对混合棒812和813能够放置在交通工具前部附近，以使将交通工具100前部的外场可更换单元101连接到一对混合棒812和813的光纤814和815的长度最小化。例如，能够放置一对混合棒812和813以使光纤814和815的长度不超过约10米。一对混合棒822和823能够放置在交通工具100后部附近，以使将交通工具100后部的外场可更换单元101连接到一对混合棒822和823的光纤824和825的长度最小化。例如，能够放置一对混合棒822和823，以使光纤824和825的长度不超过约20米。在这种情况下，光纤832和833的长度可以比光纤814、815、824和825的长度长。例如，光纤832和833的长度可以在约50米至约100米的范围。在一个实例中，光纤814、815、824和825的长度能够小于或等于18米，而光纤832和833的长度能够小于或等于70米。在此实例中，任何两个外场可更换单元101之间的距离将不长于90米。任何两个外场可更换单元101之间具有塑料光纤的最大长度能够确保任何两个外场可更换单元101之间的塑料光纤引起的光信号的延迟在可接受的延迟范围内。
[0060]图8示出的光网络800的一个挑战是沿着光纤814、815、824、825、832和833传输的光信号的强度会根据每个信号行进的长度而变化。例如，光纤831的长度可以显著小于光纤833的长度。在此实例中，第二混合棒813从光纤831接收到的光信号的强度会显著强于第二混合棒813从光纤833接收到的光信号的强度。信号强度的这种变化会要求连接到第二混合棒813的光电媒介转换器811中的接收器针对所接收的光信号具有非常高的瞬时动态范围。如下面更详细的讨论，由光网络的各种组件接收到的光信号强度的范围能够通过采用一个或更多个光中继器、采用光衰减器和改变光纤的材料变窄。
[0061]图9示出光中继器900的实例。光中继器900能够包括输入光纤901，其经配置以携带到光中继器900的光信号。检测器902能够接收光信号，所述检测器902包括突发模式接收器ASIC 903，所述突发模式接收器ASIC 903经配置以基于由检测器902检测到的光信号产生电信号904。突发模式接收器ASIC 903和光中继器900中的若干其它组件能够由电源905供电。电源905能够是5伏或28伏电源。电源905还能够是连接器，所述连接器经配置以连接到飞行器的外部电源。光中继器900还能够包括驱动激光器或LED 908的激光器或发光二极管(LED)驱动器907。突发模式接收器ASIC 903产生的电信号904能够驱动激光器或LED驱动器907。激光器或LED 908产生的光能够沿着输出光纤909传输。沿着输出光纤909传输的光信号能够是输入光纤901上接收到的光信号的加强版本。图9示出的光中继器900能够相当小，诸如约一英寸到约半英寸的尺寸。光中继器还能够非常稳定，并在较宽温度范围(诸如，从约_40°C到约85°C的范围)上工作，光源控制器906能够在较宽工作温度范围(诸如，从_40°C到95°C的范围)上稳定中继器900的LED或激光器光源输出。光源控制器还能够包括常闭(stuck-on)保护电路，其经配置以在激光器或LED驱动器907的故障引起LED或激光器连续导通的情况下关闭激光器或LED驱动器907。如果LED或激光器处于连续导通状态，则整个数据网络将停止工作；常闭保护电路防止这种状况发生。
[0062]图1OA和图1OB示出包括两对锥形混合棒的光网络1000的变体的原理图。光网络1000包括第一多个外场可更换单元1010，其包括N个外场可更换单元1010-1至1010-N。系统还包括第一多个光电媒介转换器1011，其包括N个线路光电媒介转换器1011-1至1011-N，其中第一多个光电媒介转换器1011中的一个对应第一多个外场可更换单元1010中的一个。第一多个光电媒介转换器1011将由第一多个外场可更换单元1010发送的电信号转换成光信号，并将发送到第一多个外场可更换单元1010的光信号转换成电信号。第一多个光电媒介转换器1011发出的光信号经由光纤1014发送到第一混合棒1012。光网络1000还包括第二混合棒1013，其经由光纤1015连接到第一多个光电媒介转换器1011。光纤1015经配置以将光信号从第二混合棒1013传输到第一多个光电媒介转换器1011。
[0063]光网络1000包括第二多个外场可更换单元1020，其包括M个外场可更换单元1020-1至1020-M。系统还包括第二多个光电媒介转换器1021，其包括M个线路光电媒介转换器1021-1至1021-M，其中第二多个光电媒介转换器1021中的一个对应第二多个外场可更换单元1020中的一个。第二多个光电媒介转换器1021将由第二多个外场可更换单元1020发送的电信号转换成光信号，并将发送到第二多个外场可更换单元1020的光信号转换成电信号。第二多个光电媒介转换器1021发出的光信号经由光纤1024发送到第三混合棒1022。光网络1000还包括第四混合棒1023，其经由光纤1025连接到第二多个光电媒介转换器1021。光纤1025经配置以将光信号从第四混合棒1023传输到第二多个光电媒介转换器1021。
[0064]光网络1000还包括光纤1031、1032、1033和1034。光纤1031连接到第一混合棒1012和第二混合棒1013的每个的较小端。光纤1031经配置以将从第一混合棒1012接收到的光信号传输到第二混合棒1013。光中继器1043能够连接到光纤1031，并经配置以将输入到第二混合棒1013的光信号加强到预定范围。光纤1032连接到第一混合棒1012和第四混合棒1023的每个的较小端。光纤1032经配置以将从第一混合棒1012接收到的光信号传输到第四混合棒1023。光纤1033连接到第二混合棒1013和第三混合棒1022的每个的较小端。光纤1033经配置以将从第三混合棒1022接收到的光信号传输到第二混合棒1013。光纤1034连接到第三混合棒1022和第四混合棒1023的每个的较小端。光纤1034经配置以将从第三混合棒1022接收到的光信号传输到第四混合棒1023。
[0065]光纤1032包括光中继器1041，其经配置以增加沿光纤1032传播的光信号的强度。第四混合棒1023可以在预定范围内从光纤1034接收光信号。为了使第四混合棒1023在相同的预定范围内从光纤1032接收光信号，光中继器1041能够被选择或调整以增加沿光纤1032传播的光信号的强度，以使当沿光纤1032传播的光信号到达第四混合棒1023时，具有预定范围内的强度。光纤1032上的光中继器1041的设置也能够影响由第四混合棒1023从光纤1032接收到的信号的强度。例如，在图1OA所示的实例中，光中继器1041沿着光纤1032放置在与第一混合棒1012相比更靠近第四混合棒1023的位置。在此实例中，第四混合棒1023从光纤1032接收到的信号比光中继器1041位于更靠近第一混合棒1012的位置的情况更强。光纤1033包括光中继器1042，其经配置以增加沿光纤1033传播的光信号的强度。光中继器1042和1043能够被选择和调整，以使第二混合棒1013在预定范围内从光纤1033和光纤1031接收信号。如果第二混合棒1013从光纤1033和光纤1031接收到的信号在预定范围内，则光电媒介转换器1011不需要具有高瞬时动态范围以经由光纤1015正确接收从第二混合棒1013发送的信号。
[0066]在图1OB示出的光网络1000的变体中，光纤1032包括光中继器1051，其经配置以增加沿光纤1032传播的光信号的强度。光中继器1051位于与第四混合棒1023相比更靠近第一混合棒1012的位置。虽然光中继器1051可以增加沿光纤1032传播的光信号的强度，但是光中继器1051和第四混合棒1023之间的光纤1032的长度会衰减光信号的强度。光纤1034还包括衰减器1052，其经配置以衰减沿光纤1034传播的光信号。光中继器1051的位置和功能与衰减器1052的功能的组合能够使第四混合棒1023从光纤1032和光纤1034接收的信号具有预定范围内的强度。类似地，光纤1033包括光中继器1053，其经配置以增加沿光纤1033传播的光信号的强度，并且光纤1031包括衰减器1054，其经配置以衰减沿光纤1031传播的光信号。光中继器1053的位置和功能与衰减器1054的功能的组合能够使第二混合棒1013从光纤1031和光纤1033接收的信号具有预定范围内的强度。
[0067]虽然图1OA或图1OB没有示出，但光接收器和衰减器能够用于光网络1000内的其它位置中。例如，那些各种光纤1014能够包括一个或更多个光中继器和光衰减器。在那些各种光纤1014上使用光中继器和/或光衰减器可以将第一混合棒1012从光纤1014接收到的光信号的强度限制到信号强度的预定范围。此外，光中继器和/或光衰减器能够用在其它光纤(诸如，光纤1015、1024和1025)上，以类似地调整那些光纤上传播的信号的强度。
[0068]图11A-11C示出包括两对锥形混合棒的光网络1100的变体的原理图。光网络1100包括第一多个外场可更换单元1110,其包括N个外场可更换单元1110-1至1110-N。系统还包括第一多个光电媒介转换器1111，其包括N个线路光电媒介转换器1111-1至1111-N,其中第一多个光电媒介转换器1111中的一个对应第一多个外场可更换单元1110中的一个。第一多个光电媒介转换器1111将由第一多个外场可更换单元1110发送的电信号转换成光信号，并将发送到第一多个外场可更换单元1110的光信号转换成电信号。第一多个光电媒介转换器1111发出的光信号经由光纤1114发送到第一混合棒1112。光网络1100还包括第二混合棒1113，其经由光纤1115连接到第一多个光电媒介转换器1111。光纤1115经配置以将光信号从第二混合棒1113传输到第一多个光电媒介转换器1111。
[0069]光网络1100包括第二多个外场可更换单元1120，其包括M个外场可更换单元1120-1至1120-M。系统还包括第二多个光电媒介转换器1121，其包括M个线路光电媒介转换器1121-1至1121-M，其中第二多个光电媒介转换器1121中的一个对应第二多个外场可更换单元1120中的一个。第二多个光电媒介转换器1121将由第二多个外场可更换单元1120发送的电信号转换成光信号，并将发送到第二多个外场可更换单元1120的光信号转换成电信号。第二多个光电媒介转换器1121发出的光信号经由光纤1024发送到第三混合棒1122。光网络1100还包括第四混合棒1123，其经由光纤1125连接到第二多个光电媒介转换器1121。光纤1125经配置以将光信号从第四混合棒1123传输到第二多个光电媒介转换器1121。
[0070]在图1lA示出的光网络1100的变体中，光信号经由光纤1131和光纤1132从第一混合棒1112传输到第四混合棒1123。光纤1131可以是玻璃光纤(诸如硬包层石英(HCS)光纤或其它形式的玻璃光纤)。玻璃光纤对信号强度的损耗通常比塑料光纤更低，因为这两种不同纤维类型的材料差异。一些塑料光纤具有约0.2dB/m的损失，而一些玻璃光纤在多达100米的长度具有可忽略不计的光损失(例如，玻璃光纤损失是0.08dB/km或更少，100米损失仅是0.SdB或更少)。因此，对于光纤的更长部分，使用玻璃光纤会是有益的。玻璃光纤也不太坚固并且比塑料光纤断裂的更频繁。玻璃光纤通常还比塑料光纤重。玻璃光纤通常还具有比塑料光纤更大的弯曲半径，这使它们在狭小的地方更难以安装。例如，400微米的玻璃光纤可以具有47毫米的弯曲半径，并且I毫米的玻璃光纤可以具有118毫米的弯曲半径。使用玻璃光纤和/或塑料光纤的选择可以根据任何给定系统的所需特性。在光纤1131和光纤1132之间的连接处，光连接器可用于正确地接合光纤1131和光纤1132。光信号还经由光纤1136从第三混合棒1122传输到第四混合棒1123。光纤1136还能够具有光衰减器1141。光衰减器1141可以被用于将从光纤1132和光纤1136进入第四混合棒1123的信号的强度引入预定范围。
[0071]光信号经由光纤1134和光纤1135从第三混合棒1122传输到第二混合棒1113。光纤1134可以是玻璃光纤，并且光纤1135可以是塑料光纤。在光纤1134和光纤1135的连接处，光连接器可用于正确接合光纤1134和光纤1135。光信号还经由光纤1133从第一混合棒1112传输到第二混合棒1113。光纤1135还能够具有光衰减器1142。光衰减器1142可用于将从光纤1133和光纤1135进入第二混合棒1113的信号的强度引入预定范围。
[0072]在图1lB示出的光网络1100的变体中，光信号经由光纤1151、光纤1152和光纤1153从第一混合棒1112传输到第四混合棒1123。光纤1151和1153可以是塑料光纤,而光纤1152可以是玻璃光纤。光纤1151和1153可以具有与光纤1152不同的直径。例如，如果光纤1151和1153是塑料光纤而光纤1152是玻璃光纤，则光纤1151和1153的直径可以大于光纤1152的直径。在光纤1151和光纤1152之间的连接1161处，可以采用半球形透镜确保光信号从具有较大直径的光纤1151正确传输到具有较小直径的光纤1152。将在下面关于图12A-12D更详细地讨论半球形透镜。在光纤1152和光纤1153之间的连接1162处，可以不需要半球形透镜。连接1161和1163可以包括光连接器以正确接合连接的光纤。光信号还经由光纤1158从第三混合棒1122传输到第四混合棒1123。光纤1158还能够具有光衰减器1141。可以采用光衰减器1141将从光纤1153和光纤1158进入第四混合棒1123的信号的强度引入预定范围。
[0073]光信号经由光纤1155、光纤1156和光纤1157从第三混合棒1122传输到第二混合棒1113。光纤1155和1157可以是塑料光纤而光纤1156可以是玻璃光纤。在光纤1155和光纤1156之间的连接1163处，可以采用半球形透镜确保光信号从具有较大直径的光纤1155正确传输到具有较小直径的光纤1156。在光纤1156和光纤1157的连接1164处,可以不需要半球形透镜。连接1163和1164可以包括光连接器以正确接合连接的光纤。光信号还经由光纤1154从第一混合棒1112传输到第二混合棒1113。光纤1157还能够具有光衰减器1142。可以采用光衰减器1142以将从光纤1154和光纤1157进入第二混合棒1113的信号的强度引入预定范围。
[0074]在图1lC示出的光网络1100的变体中，光信号经由光纤1151、光纤1152和光纤1153从第一混合棒1112传输到第四混合棒1123。光纤1151和1153可以是塑料光纤而光纤1152可以是玻璃光纤。即使光纤1151和1153是塑料光纤而光纤1152是玻璃光纤，光纤1151-1153可以具有相同的直径。在这种情况下,在光纤1151和光纤1152之间的连接1171处，半球形透镜可以是不必要的。在光纤1152和光纤1153之间的连接1172处，可以不需要半球形透镜。此外，光纤1153或光纤1158上不必要有光衰减器来将从光纤1153和光纤1158进入第四混合棒1123的信号的强度引入预定范围。例如，如果离开第一混合棒1112和第三混合棒1122的光信号相似，并且如果沿光纤1151-1153传播的信号产生的损失与沿光纤1158传播的信号产生的损失相似，那么将不需要光中继器或光衰减器来将从光纤1153和光纤1158进入第四混合棒1123的信号的强度引入预定范围。
[0075]光信号经由光纤1155、光纤1156和光纤1157从第三混合棒1122传输到第二混合棒1113。光纤1155和1157可以是塑料光纤而光纤1156可以是玻璃光纤。即使光纤1155和1157是塑料光纤而光纤1156是玻璃光纤,光纤1155-1157可以具有相同的直径。在这种情况下，在光纤1155和光纤1156之间的连接1173处，半球形透镜可以是不必要的。在光纤1156和光纤1157之间的连接1174处，可以不需要半球形透镜。此外，在光纤1157和光纤1154上可以不必要有光衰减器来将从光纤1154和光纤1157进入第二混合棒1113的信号的强度引入预定范围。
[0076]图12A-12D示出光纤之间的连接的实例。图12A示出第一光纤1210和第二光纤1213之间的连接。第一光纤1210具有保护套1211和光芯1212。第二光纤1213具有保护套1214和光芯1215。在图12A所示的实例中，第一光纤1210的光芯1212与第二光纤1213的光芯1215基本上具有相同的直径。光芯1212和1215可以都是相同的材料(诸如塑料材料或玻璃材料，或它们可以是不同的材料)。由于第一光纤1210的光芯1212与第二光纤1213的光芯1215基本上具有相同的直径,沿着第一光纤1210进入的输入光1216能够传递到第二光纤1213，并作为具有最小损失的光1217离开。
[0077]图12B示出第一光纤1220和第二光纤1223之间的连接。第一光纤1220具有保护套1221和光芯1222。第二光纤1223具有保护套1224和光芯1225。在图12B所示的实例中，第一光纤1220的光芯1222具有与第二光纤1223的光芯1225不同的直径。在一个实例中，光芯1222可以具有I毫米的直径而光芯1225能够具有400微米的直径。即使光芯1222和1225的直径可以不同，保护套1221和1224的外直径仍然可以基本上相同。光芯1222和1225可以是相同的材料(诸如塑料材料或玻璃材料，或它们可以是不同的材料)。由于第一光纤1220的光芯1222的直径大于第二光纤1223的光芯1225的直径，因此不是所有沿着第一光纤1220进入的输入光1226都传递到第二光纤1213中。因此，沿着第二光纤1223离开的光1227显著少于沿着第一光纤1220进入的光。
[0078]图12C示出克服图12B所示的光损失的一个实例。图12C示出第一光纤1230和第二光纤1233之间的连接。第一光纤1230具有保护套1231和光芯1232。第二光纤1233具有保护套1234和光芯1235。第一光纤1230的光芯1232比第二光纤1233的光芯1235具有更大的光芯直径。半球形透镜1238放置在第一光纤1230和第二光纤1233之间的连接处。当进入第一光纤1230的光1236遇到半球形透镜1238时，半球形透镜1238将光聚焦到第二光纤1233的光芯1235的较小直径。由于半球形透镜1238基本上将所有的光1236聚焦到第二光纤1233的光芯1235，因此基本上所有沿着第一光纤1230进入的输入光1236能够传递到第二光纤1233中，并作为具有比图12B所示的更低损失的光1237离开。
[0079]图12D示出第一光纤1240和第二光纤1243之间的连接。第一光纤1240具有保护套1241和光芯1242。第二光纤1243具有保护套1244和光芯1245。在图12D所示的实例中，第一光纤1240的光芯1242比第二光纤1243的光芯1245具有更小的直径。由于第一光纤1240的光芯1242比第二光纤1243的光芯1245具有更小的直径，因此基本上所有沿着第一光纤1240进入的输入光1246都能够传递到第二光纤1243中，并作为具有最小损失的光1247离开。
[0080]具有成对混合棒的光网络的上述实例包括两对混合棒。然而，光网络并不仅限于两对混合棒。图13示出具有三对混合棒的光网络的实例。第一对混合棒1310和1320能够连接到X个外场可更换单元。其中混合棒1310和1320的每个在一侧连接到X个外场可更换单元并在另一侧连接到三个传输线，混合棒1310和1320的每个是3 X X混合棒。第二对混合棒1330和1340能够连接到Y个外场可更换单元。其中混合棒1330和1340的每个在一侧连接到Y个外场可更换单元并在另一侧连到三个传输线，混合棒1330和1340的每个是3 X Y混合棒。第三对混合棒1350和1360能够连接到Z个外场可更换单元。其中混合棒1350和1360的每个在一侧连接到Z个外场可更换单元并在另一侧连接到三个传输线，混合棒1350和1360的每个是3 x Z混合棒。每个混合棒的较小侧具有三个输出或输入端，因为存在需要互相连接的三对混合棒。类似系统能够用于扩展混合棒的对数以用于任何给定光网络。
[0081]在此描述的光网络中，可以使用任何颜色的光产生光信号。红光是光学系统中常用的光，尽管也可以使用其它颜色。在光学系统中使用绿光可以是有益的。绿色LED发射器能够具有1dBm峰值光功率。绿光(波长约500纳米)比红光(波长约650纳米)具有更短的波长，并且在塑料光纤中较短波长比较长波长受到更小的损失。例如，与在塑料光纤中具有约0.2dB/m的光损失的红光相比，绿光在塑料光纤中会受到最大约0.15dB/m的损失。即使在最坏的情况下，绿光在塑料光纤中受到的最大损失可以允许光网络为全塑料光网络。在诸如飞行器的环境中使用全塑料光纤将显著减轻重量并节省空间，同时与包括一些玻璃光纤的网络相比更坚固。
[0082]虽然上述实例讨论了交通工具中的单一光网络，但是在单一交通工具中具有多个光网络是可能的。例如，在飞行器环境中，冗余光网络可用于连接外场可更换单元以降低外场可更换单元彼此损失连接的可能性。这种冗余网络可以都是光网络或是光网络和电网络的一些组合。用光纤网络代替电气总线系统能够有明显的节省。例如，在商业飞行器中，光网络的重量能够比相应的电网络的重量减少多达350磅，光网络的尺寸能够比相应电网络的尺寸减少多达15立方英尺，光网络的功耗比相应电网络的功耗减少多达600瓦特，并且光网络的成本能够比相应电网络的成本减少多达250，000美元。另外，光网络通常不具有电网络引起的电磁干扰的危险。
[0083]在此讨论的实例可以在图14所示的飞行器制造和维护方法1400以及图15所示的飞行器1500的上下文中描述。在预生产期间，飞行器制造和维护方法1400可以包括飞行器1500的规范和设计1402以及材料采购1404。
[0084]在生产期间，进行飞行器1500的组件和子部件制造1406和系统集成1408。其后，飞行器1500可以通过认证和交付1410以投入使用1412。在由用户使用时，飞行器1500被定期进行常规维修和维护1414(其还可以包括修改、重新配置、翻新等)。
[0085]飞行器制造和维护方法1400的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或操作员(例如，客户)执行或实现。为了描述目的，系统集成商可以包括，但不限于，任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括，例如，但不限于，任何数量的销售商、分包商和供应商；而且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0086]如图15所示，由飞行器制造和维护方法1400生产的飞行器1500可以包括具有多个系统1504的机身1502和内部1506。系统1504的实例包括推进系统1508、电气系统1510、液压系统1512和环境系统1514中的一个或更多个。在本实例中可以包括任何数量的其它系统。虽然显示了航空航天的实例，但是本发明的原理可以应用于其它行业，诸如汽车行业。
[0087]在飞行器制造和维护方法1400的任何一个或更多个阶段期间可以采用在此体现的装置和方法。例如，但不限于，对应于组件和子部件制造1406的组件或子部件可以以类似于飞行器1500服务时生产的组件或子部件的方式制造或生产。
[0088]在此使用的条件性语言，诸如，尤其是，“能够”、“可能”、“也许”、“可以”、“例如”等，除非以其他形式特别声明，或在所应用的上下文中以其他方式被理解，通常旨在表达某些实施例包括，而其它实施例不包括，某些特征、元件和/或步骤。因此，在有或没有作者输入或提示的情况下，这种条件性语言通常并不旨在暗示特征、元件和/或步骤是一个或更多个实施例以任何方式所需要的，或者也不旨在暗示一个或更多个实施例必然包括用于确定的逻辑，无论这些特征、元件和/或步骤包括在任意具体实施例中或在任意具体实施例中有待被执行的。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词并且以开放式形式包含地使用，并且其不排除附加元件、特征、行为、操作等。并且，术语“或”以其包含的含义使用(并且不是其排除的含义)，以便当使用时，例如，连接元件列表时，术语“或”意思是列表中的一个、一些或所有元件。
[0089]通常，上述描述的各种特征和过程可以彼此单独使用，或可以以不同的方式组合。所有可能的组合和子组合意在属于本发明的范围。此外，某些方法或过程块可以在一些实施方式中省略。在此描述的方法和过程也不限于任何特定顺序，并且与其相关的块或状态能够以其它适当的顺序执行。例如，所描述的块或状态可以以与具体公开的顺序不同的顺序执行，或多个块或状态可以组合在单一块或状态中。示例性块或状态可以以串行、并行或某个其它方式执行。块或状态可以增加到所公开的示例性实施例中，或从公开的示例性实施例中移除。在此描述的示例性系统和组件可以被配置而不同于所描述的配置。例如，相比所公开的示例实施例，元件可以增加到所公开的示例性实施例中，或从其移除，或重新排列。
[0090]虽然已经描述了某些示例性或说明性实施例，但仅以示例方式呈现这些实施例，并不旨在限制在此公开的本发明的范围。当然，在此描述的新颖的方法和系统可以以各种其它形式体现。所附权利要求及其等同物旨在覆盖属于在此公开的本发明的范围和精神的这种形式或修改。
【权利要求】
1.一种光网络体系结构，其包括: 第一对锥形混合棒； 第二对锥形混合棒； 第一多个塑料光纤，其从所述第一对锥形混合棒通信地耦合到第一多个外场可更换单元; 第二多个塑料光纤，其从所述第二对锥形混合棒通信地耦合到第二多个外场可更换单元；和 至少一个塑料光纤，其从所述第一对锥形混合棒通信地耦合到所述第二对锥形混合棒。
2.根据权利要求1所述的光网络体系结构，其中所述至少一个塑料光纤的第一端耦合到所述第一对混合棒的其中一个，以及其中所述至少一个塑料光纤的第二端耦合到所述第二对混合棒的其中一个。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的光网络体系结构，其中所述第一对混合棒包括第一混合棒和第二混合棒，以及其中所述第二对混合棒包括第三混合棒和第四混合棒。
4.根据权利要求3所述的光网络体系结构，其中所述至少一个塑料光纤包括: 第一塑料光纤，其从所述第一混合棒通信地耦合到所述第四混合棒；以及 第二塑料光纤，其从所述第三混合棒通信地耦合到所述第二混合棒。
5.根据权利要求4所述的光网络体系结构，还包括: 位于所述第一塑料光纤上的第一光中继器，其中所述第一光中继器经配置以增加沿所述第一光纤传播的光信号的信号强度，以使由所述第四混合棒从所述第一光纤接收到的光信号在预定范围内；以及 位于所述第二塑料光纤上的第二光中继器，其中所述第二光中继器经配置以增加沿所述第二光纤传播的光信号的信号强度，以使由所述第二混合棒从所述第二光纤接收到的光信号在预定范围内。
6.根据权利要求1所述的光网络体系结构，还包括飞行器光网络，其中所述至少一个塑料光纤具有范围从60米到100米的长度，以及其中所述第一多个塑料光纤和所述第二多个塑料光纤具有等于或小于20米的长度。
7.—种传输光信号的方法,其包括: 由第一锥形混合棒从通信地耦合到第一多个外场可更换单元的第一多个塑料光纤接收光信号； 由所述第一锥形混合棒沿着第一塑料光纤和第二塑料光纤的每一个引导从所述第一多个塑料光纤接收到的所述光信号； 由第二锥形混合棒从所述第二塑料光纤和第三塑料光纤接收光信号；以及由所述第二锥形混合棒沿着通信地耦合到所述第一多个外场可更换组件的第二多个塑料光纤的每一个引导从所述第二塑料光纤和所述第三塑料光纤接收到的所述光信号。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括: 由第三锥形混合棒从通信地耦合到第二多个外场可更换组件的第三多个塑料光纤接收光信号； 由所述第三锥形混合棒沿着所述第三塑料光纤和第四塑料光纤的每一个引导从所述第三多个塑料光纤接收到的所述光信号； 由第四锥形混合棒从所述第一塑料光纤和所述第四塑料光纤接收光信号；以及 由所述第四锥形混合棒沿着通信地耦合到所述第二多个外场可更换组件的第四多个塑料光纤的每一个引导从所述第一塑料光纤和所述第四塑料光纤接收到的所述光信号。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括: 增加沿所述第一塑料光纤传播的光信号的强度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，沿所述第一塑料光纤传播的光信号的强度的所述增加由光中继器执行，以及其中第一光中继器的位置和由所述第一光中继器执行的沿所述第一塑料光纤传播的光信号的强度的增加被选择，以使由所述第四锥形混合棒从所述第一塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第一预定范围内。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括: 衰减沿所述第四光纤传播的光信号以使由所述第四锥形混合棒从所述第四塑料光纤接收到的光信号的强度在光信号强度的所述第一预定范围内。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括: 增加沿所述第三塑料光纤传播的光信号的强度以使由所述第二锥形混合棒从所述第三塑料光纤接收到的光信号在光信号强度的第二预定范围内；以及 衰减沿所述第二塑料光纤传播的光信号以使由所述第二锥形混合棒从所述第二塑料光纤接收到的光信号的强度在光信号强度的所述第二预定范围内。
【文档编号】H04B10/278GK104348550SQ201410369373
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】E·Y·陈, D·G·寇世子, T·K·闯, H·B·庞 申请人:波音公司