本实用新型涉及光纤通信技术领域，具体而言，涉及一种光纤通信装置及系统。
背景技术：
在光纤通信领域中，现有光纤传感器都是以泵浦自发光形成光源，实现一发一收的通信方式。如果要实现全光纤通信，需要将光转电，再转回光。目前，光转电和电转光的转换效率较低，两次转换将导致大量的能量损失，使得接收到的信号较弱，影响通信质量。尽管可通过提高光源的功率，但该方式能量转换效率低，能量损失大。因此，如何提供一种可解决上述问题的方案，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种结构简单、易于实现的光纤通信装置及系统，由光通信基站发出光信号，光纤通信装置直接将待发送信号调制到该光信号上，无需光通信装置生成光源，进而解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例所提供的技术方案如下所示：
本实用新型较佳实施例提供一种光纤通信装置，应用于光纤通信系统，所述光纤通信装置包括处理器、第一光耦合器、第二光耦合器、分光器、光伏转换电路及调制电路，其中：
所述第一光耦合器用于接收光信号；
所述分光器与所述第一光耦合器连接，并分别与所述光伏转换电路及调制电路连接，用于将所述第一光耦合器接收的光信号分成至少一路第一光信号及至少一路第二光信号；
所述光伏转换电路与所述处理器及调制电路连接，用于将至少一路所述第一光信号转换为电能，并将所述电能供给所述处理器及调制电路；
所述调制电路与所述处理器连接，用于在所述处理器的控制下将所述处理器接收到的待发送信号调制到所述第二光信号上；所述第二光耦合器与所述调制电路连接，用于输出调制后的第二光信号。
可选地，上述调制电路包括调制子电路及驱动子电路，所述驱动子电路与所述光伏转换电路、处理器及调制子电路连接，用于对所述待发送信号进行放大；
所述调制子电路与所述分光器、第一光耦合器及第二光耦合器连接，用于将放大后的待发送信号调制到所述第二光信号上。
可选地，上述光纤通信装置还包括与所述处理器连接的通信控制器，所述通信控制器用于与下行设备通信连接，以接收所述下行设备发送的待发送信号。
可选地，上述光纤通信装置通过GPIO接口、UART接口、I2C接口、SPI接口中的至少一种与所述下行设备通信连接。
可选地，上述光纤通信装置还包括升压电路，所述升压电路的一端与所述光伏转换电路，另一端与所述处理器及调制电路连接，用于对所述光伏转换电路的输出电压进行升压，以提供与所述处理器及调制电路对应的电压。
可选地，上述光纤通信装置还包括稳压器，所述稳压器的一端与所述光伏转换电路连接，另一端与处理器及调制电路连接，用于对所述光伏转换电路的输出电压进行稳压。
可选地，上述光纤通信装置还包括自动关断电路，所述自动关断电路与所述光伏转换电路连接，用于在检测到所述光伏转换电路的输出电压低于预设值时，断开所述光伏转换电路与处理器及调制电路的供电。
可选地，上述自动关断电路包括电压检测芯片及电控开关，所述电压检测芯片包括正极引脚、接地引脚及信号输出引脚，所述正极引脚与所述光伏转换电路的电压输出端连接，所述接地引脚接地，所述信号输出引脚与所述电控开关连接，其中：
所述电控开关设置在所述光伏转换电路与所述处理器及调制电路的供电线路上，所述电压检测芯片用于在检测到光伏转换电路的输出电压低于预设值时，控制所述电控开关断开。
可选地，上述光纤通信装置还包括光电转换模块，所述光电转换模块与所述处理器连接，用于接收带有命令的信号光线，并生成电信号；所述处理器还用于当检测到所述电信号为预设类型的电信号时，获得与所述电信号对应的待发送信号。
本实用新型还提供一种光纤通信系统，包括用于发出光信号的光通信基站及上述的光纤通信装置，至少一个所述光纤通信装置与所述光通信基站光通信，每个所述光纤通信装置用于将部分光信号转换为电能，并将待发送信号调制到所述光信号上。
相对于现有技术而言，本实用新型提供的光纤通信装置及系统至少具有以下有益效果：光纤通信装置包括处理器、第一光耦合器、第二光耦合器、分光器、光伏转换电路及调制电路。其中，第一光耦合器用于接收光信号；分光器与第一光耦合器连接，并分别与光伏转换电路及调制电路连接，用于将接收的光信号分成至少一路第一光信号及至少一路第二光信号；光伏转换电路与处理器及调制电路连接，用于将至少一路第一光信号转换为电能，并将电能供给处理器及调制电路；调制电路与处理器连接，用于在处理器的控制下将处理器接收到的待发送信号调制到第二光信号上；第二光耦合器与调制电路连接，用于输出调制后的第二光信号。本方案通过将第一光信号转换为电能以供光纤通信装置自身使用，并将待发送信号调制到第二光信号上输出，光纤通信装置无需生成光源，直接对接收的光信号进行调制，有助于提升光纤通信中能量的转换效率并降低光纤通信的能耗。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信系统的交互示意图。
图2为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置的方框示意图之一。
图3为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置的方框示意图之二。
图4为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置的方框示意图之三。
图5为本实用新型较佳实施例提供的自动关断电路与光伏转换电路、处理器及调制电路的相配合的示意图。
图标：10-光纤通信系统；100-光纤通信装置；110-处理器；111-第一光耦合器；112-分光器；113-光伏转换电路；114-调制电路；115-调制子电路；116-驱动子电路；117-第二光耦合器；120-通信控制器；130-升压电路；140-稳压器；150-自动关断电路；160-光电转换模块；200-光通信基站；300-下行设备。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在现有的光纤通信技术领域中，光纤通信装置(或光纤通信节点)在进行通信时，除了要接收外界的光信号，还需要以泵浦自发光形成光源，以将待发送的信号调制到自身光源产生的光信号上。而光转电和电转光的转换效率较低，两次转换将导致大量的能量损失。本实用新型提供的光纤通信装置及系统便可解决该问题。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信系统10的交互示意图。本实施例提供一种光纤通信装置100，可以应用于光纤通信系统10。该光纤通信系统10包括用于发出光信号的光通信基站200，一个光通信基站200可以与至少一个光纤通信装置100通信连接。其中，光纤通信装置100用于接收所述光信号，并将光信号分成至少一路第一光信号及至少一路第二光信号。该光纤通信装置100还用于将至少一路第一光信号转换为供自身使用的电能，并将待发送信号调制到至少一路第二光信号上并输出。
在本实施例中，光通信基站200可以包括用于产生光信号的光泵浦设备，以及用于接收调制后的光信号的接收设备。其中，光泵浦设备可以大功率发光设备，可接在可持续供电的电源上，以持续发出光信号。可理解地，光信号、第一光信号及第二光信号均为物理光线，可用于作为传输数据或信息的载体，也可作为用于转换为电能的光能。
请参照图2，为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置100的方框示意图之一。本实施例提供的光纤通信装置100可以包括处理器110、第一光耦合器111、第二光耦合器117、分光器112、光伏转换电路113及调制电路114。
在本实施例中，第一光耦合器111用于接收光信号。分光器112与第一光耦合器111连接，并分别与光伏转换电路113及调制电路114连接，用于将第一光耦合器111接收的光信号分成至少一路第一光信号及至少一路第二光信号。光伏转换电路113与处理器110及调制电路114连接，用于将至少一路第一光信号转换为电能，并将电能供给处理器110及调制电路114。调制电路114与所述处理器110连接，用于在处理器110的控制下将处理器110接收到的待发送信号调制到第二光信号上；第二光耦合器117与调制电路114连接，用于输出调制后的第二光信号。
在本实施例中，调制电路114可以包括调制子电路115及驱动子电路116。驱动子电路116与光伏转换电路113、处理器110及调制子电路115连接，用于对待发送信号进行放大，其放大倍数可根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。调制子电路115与分光器112、第一光耦合器111及第二光耦合器117连接，该调制子电路115用于从第一光耦合器111接收第二光信号，并将放大后的待发送信号调制到第二光信号上，然后由第二光耦合器117将调制后的第二光信号输出。
可理解地，光伏转换电路113包括用于将光能转换为电能的光伏板。另外，在光纤通信装置100的壳体外也可以设置光伏板，以吸收外界光能并转换为电能。
在本实施例中，光纤通信装置100还可以包括与处理器110连接的通信控制器120。该通信控制器120用于与下行设备300通信连接，以接收下行设备300发送的待发送信号。
可选地，处理器110可以是，但不限于中央处理器、FPGA、STM32系列芯片等，这里不作具体限定。通信控制器120可以是，但不限于GPIO接口、UART接口、I2C接口、SPI接口中的至少一种。也就是光纤通信装置100通过GPIO接口、UART接口、I2C接口、SPI接口中的至少一种与下行设备300通信连接。
可理解地，在进行单向通信时，光通信基站200仅发出连续的光信号，以用作光载波。光纤通信装置100从光通信基站200接收光信号，光通信装置可从下行设备300获取到需要发送的待发送信号，然后将待发送信号调制到第二光信号上输出至其他设备(比如光通信基站200、其他光通信装置等)，以实现数据通信。其中，下行设备300可以为采集装置，可通过传感器采集信号数据，而采集的信号数据便为待发送信号。
请参照图3，为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置100的方框示意图之二。在本实施例中，光纤通信装置100还可以包括光电转换模块160。该光电转换模块160与处理器110连接，用于接收带有命令的信号光线，并生成电信号。处理器110还用于当检测到电信号为预设类型的电信号时，获得与电信号对应的待发送信号，然后将待发送信号调制到后续接收的第二光信号上，并通过第二光耦合器117输出，从而实现双向通信。
可理解地，光电转换模块160用于将光信号转换为电信号，而不同的光信号(比如光的频率不同、光照强度不同等)可得到不同的电信号。也就是在光通信基站200一端可以发送带有命令的信号光线，以使光电转换模块160根据该信号光线得到与该信号光线对应的电信号。处理器110在检测到该电信号为预设类型的电信号时，可对该电信号进行解析，以得到与该电信号对应的调制命令，然后处理器110可获得调制命令对应的待发送信号，并将该待发送信号调制到第二光信号上。
例如，在进行双向通信时，光通信基站200首先发出带有命令的信号光线，然后发出连续的光信号。其中，信号光线用于供光电转换模块160及处理器110处理解析，以得到与该命令对应的待发送信号。光信号中的第一光信号用于被光伏转换电路113转换为电能，以供光纤通信装置100使用。第二光信号用作光载波，调整电路可将待发送信号调制到第二光信号上，并通过第二光耦合器117将调制后的第二光信号输出。
请参照图4，为本实用新型较佳实施例提供的光纤通信装置100的方框示意图之三。光纤通信装置100还可以包括升压电路130。升压电路130的一端与光伏转换电路113，另一端与处理器110及调制电路114连接，用于对光伏转换电路113的输出电压进行升压，以提供与处理器110及调制电路114对应的电压。其中，升压电路130中包括DC-DC升压芯片，其升压倍数可根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。
可选地，光纤通信装置100还包括可以稳压器140。稳压器140的一端与光伏转换电路113连接，另一端与处理器110及调制电路114连接，用于对光伏转换电路113的输出电压进行稳压。具体地，该稳压器140可以为低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)。
可选地，光纤通信装置100还包括自动关断电路150。自动关断电路150与光伏转换电路113连接，用于在检测到光伏转换电路113的输出电压低于预设值时，断开所述光伏转换电路113与处理器110及调制电路114的供电。其预设值可根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。
请参照图5，为本实用新型较佳实施例提供的自动关断电路150与光伏转换电路113、处理器110及调制电路114的相配合的示意图。在本实施例中，自动关断电路150包括可以电压检测芯片U2及电控开关Q2。电压检测芯片U2包括正极引脚(VDD)、接地引脚(VSS)及信号输出引脚(Vout)。正极引脚与光伏转换电路113的电压输出端连接，接地引脚接地，信号输出引脚与电控开关连接。其中，电控开关Q2设置在光伏转换电路113与处理器110及调制电路114的供电线路上，电压检测芯片用于在检测到光伏转换电路113的输出电压低于预设值时，控制电控开关断开。
可选地，光纤通信装置100还包括用于封装处理器110、第一光耦合器111、第二光耦合器117、分光器112、光伏转换电路113及调制电路114等的壳体。该壳体可以用于防水、防爆，以提高光纤通信装置100的抗干扰能力，使得光纤通信装置100的适用场景更为广泛。
基于上述设计，光纤通信装置100无需形成光源，直接将接收的光信号作为光载波，从而减少能量转换的环节，有助于降低光纤通信装置100的功耗及传输过程中的损失能量，提高传输距离及能量的利用率。另外，光纤通信装置100可以为无源设备，通过将接收的光信号转换为电能以供其自身使用，有助于减小装置的体积。
值得说明的是，光纤通信装置100也可以设置电源模块，该电源模块用于为光纤通信装置100提供电能。具体地，该电源模块可以为锂离子电池、铅蓄电池等，这里不作具体限定。
请再次参照图1，本实用新型较佳实施例还提供一种光纤通信系统10，该系统包括光通信基站200及至少一个上述实施例中的光纤通信装置100。可理解地，光通信基站200可以与至少一个光纤通信装置100光通信。光通信基站200的工作原理及取得的技术效果与上述实施例中的光通信基站200基本相同，这里不再赘述。每个光纤通信装置100用于将光信号分为第一光信号及第二光信号。该光纤通信装置100还用于将第一光信号转换为电能以供自身使用，并将待发送信号调制到第二光信号输出。
综上所述，本实用新型提供一种光纤通信装置及系统。该光纤通信装置包括处理器、第一光耦合器、第二光耦合器、分光器、光伏转换电路及调制电路。其中，第一光耦合器用于接收光信号；分光器与第一光耦合器连接，并分别与光伏转换电路及调制电路连接，用于将接收的光信号分成至少一路第一光信号及至少一路第二光信号；光伏转换电路与处理器及调制电路连接，用于将至少一路第一光信号转换为电能，并将电能供给处理器及调制电路；调制电路与处理器连接，用于在处理器的控制下将处理器接收到的待发送信号调制到第二光信号上；第二光耦合器与调制电路连接，用于输出调制后的第二光信号。本方案通过将第一光信号转换为电能以供光纤通信装置自身使用，并将待发送信号调制到第二光信号上输出，光纤通信装置无需生成光源，直接对接收的光信号进行调制，有助于提升光纤通信中能量的转换效率并降低光纤通信的能耗。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。