專利名稱：光學數(shù)據(jù)存儲方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及光學數(shù)據(jù)存儲方法和光學只讀存儲器。
背景技術：
正在被安裝的光導纖維的數(shù)量呈持續(xù)上升狀態(tài)。城市區(qū)域已經(jīng)具有密集的光導纖維網(wǎng)絡。例如，在交換站中，通常有數(shù)百條光纖分叉和交叉。因此，安裝光纖網(wǎng)絡以及手動改變路由都是困難的工作，而且可能出現(xiàn)錯誤。通常，對這些光導纖維作出標記以使它們能夠被識別，但是，光纖上的條形碼等合適的記號并不理想，因為它們只能在本地位置處被識別。光導纖維通常具有許多(數(shù)百)公里的長度，因此，需要將大量的條形碼按照一定間隔應用到光纖上，以確保在任何檢查位置都能將光導纖維識別出來。
目前，需要一種更好的方法來對光纖進行編碼進而存儲與該光纖有關的數(shù)據(jù)，該方法使得不必應用大量的條形碼就能在不同位置識別光纖。
而且，通常情況下，由光纖引導的光輻射傳輸已編碼的信息。已編碼的信息通常存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中，例如存儲在電子硬盤驅(qū)動器或CD驅(qū)動器等光學裝置中。然而，這種數(shù)據(jù)存儲裝置通常都是機械復雜且敏感的裝置。例如，CD驅(qū)動器通常對機械碰撞很敏感，且CD自身也容易由于表面刮擦而受到損壞。因此，需要可替代的數(shù)據(jù)存儲裝置。

發(fā)明內(nèi)容
第一方面，本發(fā)明提供一種在光學數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲數(shù)據(jù)的方法，該方法包括以下步驟將信息編碼，并為已編碼的信息確定多通道光柵結(jié)構；以及將所述光柵結(jié)構應用于光波導，使得在使用時所述多通道光柵能讓穿過波導的光輻射的特性發(fā)生變化，該特性變化表示出已編碼的信息的特征。
上述方法通常還包括檢測所述特性變化以重新取回信息的步驟。
所述多通道光柵通常具有光柵結(jié)構，該光柵結(jié)構可通過多個第二光柵結(jié)構，通常是更簡單的光柵結(jié)構疊合而成。由于這種疊合，光柵可以相對較短，并且能在相對較短的光柵中存儲相對較多的已編碼的信息。由于已編碼的信息存儲在波導中，例如存儲在波導的芯中，因此，機械強度通常大于CD驅(qū)動器等常規(guī)數(shù)據(jù)存儲裝置的機械強度。已編碼的信息是可以從已穿過多通道波導的光輻射重新取回的，而且，例如通過使用合適的光學分析器來重新取回已編碼的信息，通常只需要最小的機械部件。進一步，能夠以不受水的影響的方式存儲(并重新取回)所述光學信息。
所述信息可以是任何類型的信息。所述光柵通常起到只讀存儲器(ROM)的作用，其可以存儲對應于Kbit、Mbit或Gbit等很多位(bit)的已編碼的信息。
在一個可選的例子中，所述信息涉及一種可用于識別光波導的碼。在此情況下，通常只可以存儲相對較小量的信息。由于多通道光柵是可以借助于穿過波導的光輻射來檢測的，因此，在沿著波導的任何檢查位置處，即使多通道光柵本身與該檢查位置相距很遠，波導也是可以識別的，或者說信息也是可以重新取回的。
所述多通道光柵通常是布拉格光柵，其具有已編碼的信息，該信息可以從作為波長的函數(shù)的光譜區(qū)域中的布拉格光柵的振幅和/或相位響應重新取回。所述多通道光柵通常具有周期性折射率分布，該周期性折射率分布的包絡表示出已編碼的信息的特征。
所述將信息編碼的步驟可以包括相移鍵控等編碼方案的使用，并且優(yōu)選包括相位振幅鍵控(PAK)。
第二方面，本發(fā)明提供一種光學存儲裝置，在該光學存儲裝置中，使用上述方法存儲數(shù)據(jù)。
第三方面，本發(fā)明提供一種包括波導的光學只讀存儲器(ROM)，該波導含有具有光柵結(jié)構的多通道光柵，該多通道光柵與已編碼的信息相關，而且，在使用時能讓穿過多通道光柵的光輻射的特性發(fā)生變化，該特性變化表示出已編碼的信息的特征。
所述多通道光柵通常具有折射率分布，該折射率分布是能通過多個具有不同空間頻率的第二折射率分布疊合而成的那種類型。一個實施例中，每個第二折射率分布與多通道光柵的單個通道相關。或者，多通道光柵的折射率分布可以是產(chǎn)生類噪聲振幅(即反射率)響應的那種類型，該響應通常是連續(xù)的。
所述多通道光柵通常是布拉格光柵，其對于每個通道具有多個可能的相位和振幅級。而且，每個通道可以具有多個波長分割。例如，所述多通道光柵的每個通道可以具有多個可能的不同相位和振幅級。在這個例子中，不同的編碼位序列的數(shù)量對應于通道數(shù)量、每個通道的波長分割數(shù)量、相位級數(shù)量以及振幅級數(shù)量的乘積。因此，就能夠在ROM中存儲相對較大量的數(shù)據(jù)。
所述光柵通常具有作為波長的函數(shù)的特定振幅和/或相位響應。所述光柵通常具有折射率變化，該折射率變化具有沿著光柵長度的輪廓包絡。
第四方面，本發(fā)明提供一種從光學數(shù)據(jù)存儲裝置讀取信息的方法，該數(shù)據(jù)存儲裝置包括多通道光柵，其具有與已編碼的信息相關的折射率變化，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向多通道光柵，使得該多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理光輻射以獲得信息。
所述信息可以是任何類型，而且，所述多通道可以起到只讀存儲器(ROM)的作用。在一個例子中，所述信息可用于識別里面可以布置有多通道光柵的光波導。
可以經(jīng)由光波導將激光脈沖導引向多通道光柵。至少一部分光輻射可以被多通道光柵反射或透射，而且，處理光輻射的步驟可以包括對反射或透射的光輻射進行分析以識別多通道光柵的振幅和/或相位響應。
將光輻射導引向多通道光柵的步驟可以包括將光從可調(diào)諧激光器導引向所述多通道光柵。在此情況下，所述方法還可以包括在對應于多通道光柵的通道的波長范圍內(nèi)，進行激光波長的掃描?；蛘撸梢詫⒎矫}沖等激光脈沖導引向多通道光柵，并檢測該激光脈沖的相位和振幅變化以重新取回信息。
一個實施例中，所述已編碼的信息包括用于安裝光波導的方向。在此情況下，所述方法可以包括按照所述方向安裝波導的附加步驟。例如，所述光波導可以是光導纖維，而且，安裝光導纖維的步驟可以包括按照所述方向插接光導纖維。
上述方法可以自動的方式實施，其中，處理并使用所獲得的信息，從而以預定的方式安裝多個光導纖維。
第五方面，本發(fā)明提供一種測試光學網(wǎng)絡的方法，所述光學網(wǎng)絡包括光波導，每個光波導具有多通道光柵，該多通道光柵具有與已編碼的信息相關的折射率變化，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向所述多通道光柵，使得該多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理所述光輻射以獲取信息。
第六方面，本發(fā)明提供一種安裝光學網(wǎng)絡的方法，所述光學網(wǎng)絡包括光波導，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向多通道光柵，使得該多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化，所述每個多通道光柵具有與已編碼的信息相關的折射率變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理所述光輻射以獲取信息；以及利用所述信息安裝所述光學網(wǎng)絡。
根據(jù)下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例的說明，可以更全面地理解本發(fā)明。


圖1是示意圖，顯示了本發(fā)明一個具體實施例的光學存儲裝置；圖2顯示了圖1所示的裝置中光柵振幅與位置的關系圖；圖3顯示了圖1所示的裝置中光柵相位與位置的關系圖；圖4顯示了本發(fā)明另一個具體實施例的光學存儲裝置中相移與位置的關系圖；以及圖5(a)和(b)顯示了光學存儲裝置中反射與波長的關系圖，該光學存儲裝置中的相移與位置關系顯示在圖4中。
具體實施例方式
下面參照圖1說明本發(fā)明一個實施例的光學存儲裝置。在此實施例中，光學存儲裝置為光導纖維10的形式。光導纖維10具有芯12和包層14。將折射率變化寫入芯12中，該折射率變化形成多通道布拉格光柵16。圖2和3顯示了光柵16的振幅與位置、相位與位置的關系圖，它們對應于已編碼的信息。由布拉格光柵16導引的合適波長的光會發(fā)生振幅和相位變化，這些振幅和相位的變化表示出已編碼的信息的特征，而且，可以處理所述光以重新取回已編碼的信息。
在此實施例中，布拉格光柵16具有輪廓包絡。改變折射率分布的包絡的振幅正相似于AM無線電，其中，音頻信息施加在RF載波音調(diào)(carrier tone)的包絡上。然而，在此具體應用中，所述信息施加在沿著光柵長度呈正弦變化的折射率圖形的包絡上。所述包絡定義為周期信號的振幅A(z)F(z)＝A(z)·sin(ω(z)·z) 方程式(1)F(z)空間內(nèi)的正弦信號ω角空間頻率(rads/m)z空間坐標(m)讓A(z)作為因變量的函數(shù)而變化，等同于讓布拉格光柵16的折射率分布的包絡改變。
讓ω(z)·z作為因變量的函數(shù)而變化，等同于讓布拉格光柵16的折射率分布的相位改變。
所述布拉格光柵16可以具有任意數(shù)量的例如80個對應于不同波長的不同通道。采用多級編碼方案，例如相位振幅移動鍵控，可以將位序列中的每一位轉(zhuǎn)換成相位/振幅坐標系統(tǒng)中的特定相位/振幅坐標碼。于是，就可以使用常規(guī)技術來寫布拉格光柵，例如具有特定相位和振幅特性的光柵16。
例如，多通道光柵的每一通道可以具有多個可能的不同相位和振幅級。而且，每一通道可以具有多個波長分割。在一個特定例子中，每一通道具有8個可能的相位級、8個可能的振幅級以及5個波長分割。因此，可能的組合的數(shù)量為81×8×8×5＝25920，從而，這種類型的光柵可以存儲25920個不同編碼位序列中的一個?？梢岳斫獾氖?，通道、振幅級、相位級以及波長分割的數(shù)量可以替換成比上述特定例子的數(shù)量大很多(或小很多)。所以，所述布拉格光柵16是只讀存儲器，其存儲容量依賴于這些參數(shù)。例如，可以將所述光柵設置成具有幾個Mb或更大的存儲容量。
圖4顯示了本發(fā)明另一個實施例的光學存儲裝置中相移與位置的關系圖。在此實施例中，可以用大量具有變化幅值的離散相移并在沿著光纖的任何位置處來對具有單個空間周期的光柵的長度進行編碼。
圖5(a)和(b)顯示了作為結(jié)果的振幅(反射率)響應，該響應是類噪聲譜。為了增加使用這種方法時的數(shù)據(jù)存儲量，在設計中，可以將大量的這種相移光柵疊合并用單次照射進行寫入，該單次照射產(chǎn)生很寬但是連續(xù)的類噪聲振幅響應(反射率)，該響應被檢測和解調(diào)以讀取所編碼的信息。
為了讀取只讀存儲器，可以使用多縱模法布里一珀羅半導體激光器等激光器。在這個例子中，激光器具有的諧振對應于光柵16的通道。激光器可以產(chǎn)生經(jīng)由纖芯12被導引向光柵16的方脈沖。激光將會經(jīng)歷振幅和相位改變，且一部分脈沖被光柵反射。由于振幅和相位的改變，脈沖的包絡將會被改變。然后，檢測所述反射光并將其轉(zhuǎn)換成電信號。接著，由微處理器處理所轉(zhuǎn)換的信號，以重新取回在布拉格光柵16中編碼的信息。
或者，使用可調(diào)諧激光器來產(chǎn)生光輻射。可以在多通道光柵的所有通道上進行激光波長的掃描。相位和振幅敏感型檢測器檢測從多通道光柵反射的光信號。按照多級解碼順序，可以將所述信號解碼并重新取回信息。
例如，被編碼在布拉格光柵16內(nèi)的信息可用于識別光導纖維本身。由于布拉格光柵16是可以借助于穿過波導的光輻射來檢測的，因此，在沿著光纖10的任何檢查位置處，即使布拉格光柵本身與該檢查位置相距很遠，光纖10也可以被唯一地識別出來。
在另一個例子中，所述已編碼的信息包括用于安裝光導纖維10的方向。例如，已編碼的信息可包括用于插接光纖的方向。這個例子中，已編碼的信息可促成“智能型插接”，其中，多個光纖(可能不同)自動地插接在一起，從而形成可通過讀取編碼而進行自動校驗的預定結(jié)構。
所述已編碼的信息也可用于測試光學網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡中的每個光波導(平面波導或光纖)可以包括具有已編碼的信息的布拉格光柵，該已編碼的信息能用于識別各個波導。例如，可將激光輻射導引向多個波導，并處理從布拉格光柵反射的光以使網(wǎng)絡特征化。例如，可以識別，如果不存在來自特定光波導中的光學編碼的響應，則就表示存在著缺陷。進一步，光學編碼可位于網(wǎng)絡的波導內(nèi)的預定位置。例如，可以測試被各個布拉格光柵反射的輻射的色散、偏振模色散(PMD)和信號衰減。所得結(jié)果可用于獲取在光學編碼的已知位置處關于信號傳輸質(zhì)量的信息。
雖然已經(jīng)參照具體的例子說明了本發(fā)明，但本領域技術人員應該理解的是，本發(fā)明可以由許多其它形式、以任何類型的光波導來實施。例如，光學編碼可不以布拉格光柵的形式實施。進一步，可以理解的是，波導可以采用任何合適的形式，包括平面光波導以及由玻璃和/或聚合材料制成的光導纖維。另外，應該理解的是，存儲在光學存儲裝置中的信息可以是能夠存儲在CD或計算機硬盤等存儲裝置中的任何類型的信息。
權利要求
1.一種在光學數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲數(shù)據(jù)的方法，該方法包括以下步驟將信息編碼，并為已編碼的信息確定多通道光柵結(jié)構；以及將所述光柵結(jié)構應用于光波導，使得在使用時所述多通道光柵能讓穿過所述波導的光輻射的特性發(fā)生變化，該特性變化表示出已編碼的信息的特征。
2.根據(jù)權利要求1所述的存儲數(shù)據(jù)的方法，包括檢測所述特性變化以重新取回信息的步驟。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的存儲數(shù)據(jù)的方法，其中，所述多通道光柵具有光柵結(jié)構，該光柵結(jié)構可通過多個第二光柵結(jié)構疊合而成。
4.根據(jù)前面任一項權利要求所述的存儲數(shù)據(jù)的方法，其中，所述光柵起到只讀存儲器的作用。
5.根據(jù)前面任一項權利要求所述的存儲數(shù)據(jù)的方法，其中，所述多通道光柵是布拉格光柵，其具有周期性折射率分布，該周期性折射率分布的包絡表示出已編碼的信息的特征。
6.根據(jù)前面任一項權利要求所述的存儲數(shù)據(jù)的方法，其中，所述將信息編碼的步驟包括編碼方案的使用。
7.一種光學存儲裝置，在該裝置光學存儲中，按照權利要求1～6中任一項所述的存儲數(shù)據(jù)的方法存儲數(shù)據(jù)。
8.一種包括波導的光學只讀存儲器，該波導含有具有光柵結(jié)構的多通道光柵，所述多通道光柵與已編碼的信息相關，而且，在使用時能讓穿過所述多通道光柵的光輻射的特性發(fā)生變化，該特性變化表示出已編碼的信息的特征。
9.根據(jù)權利要求8所述的光學只讀存儲器，其中，所述多通道光柵具有折射率分布，該折射率分布是能通過多個具有不同空間頻率的第二折射率分布疊合而成的那種類型。
10.根據(jù)權利要求9所述的光學只讀存儲器，其中，所述每個第二折射率分布與所述多通道光柵的單個通道相關。
11.根據(jù)權利要求9所述的光學只讀存儲器，其中，所述多通道光柵的折射率分布是產(chǎn)生類噪聲振幅響應的那種類型。
12.根據(jù)權利要求9～11中任一項所述的光學只讀存儲器，其中，所述多通道光柵是布拉格光柵，其對于每個通道具有多個可能的相位和振幅級。
13.根據(jù)權利要求9～12中任一項所述的光學只讀存儲器，其中，所述多通道光柵的每個通道具有多個波長分割。
14.根據(jù)權利要求9～13中任一項所述的光學只讀存儲器，其中，所述多通道光柵的每個通道具有多個可能的不同相位和振幅級。
15.根據(jù)權利要求9～13中任一項所述的光學只讀存儲器，其中，所述光柵具有折射率變化，該折射率變化具有沿著所述光柵長度的輪廓包絡。
16.一種從光學數(shù)據(jù)存儲裝置讀取信息的方法，該數(shù)據(jù)存儲裝置包括多通道光柵，所述多通道光柵具有與已編碼的信息相關的折射率變化，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向多通道光柵，使得所述多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理所述光輻射以獲取信息。
17.根據(jù)權利要求16所述的讀取信息的方法，其中，所述多通道光柵可以起到只讀存儲器的作用。
18.根據(jù)權利要求16或17所述的讀取信息的方法，其中，所述信息可用于識別里面設置有所述多通道光柵的光波導。
19.根據(jù)權利要求16～18中任一項所述的讀取信息的方法，包括將激光脈沖導引向所述多通道光柵的步驟。
20.根據(jù)權利要求16～19中任一項所述的讀取信息的方法，其中，至少一部分光輻射被所述多通道光柵反射，而且，所述處理光輻射的步驟包括對反射的光輻射進行分析以識別所述多通道光柵的響應。
21.根據(jù)權利要求16～19中任一項所述的讀取信息的方法，其中，至少一部分光輻射被所述多通道光柵透射，而且，所述處理光輻射的步驟包括對透射的光輻射進行分析以識別所述多通道光柵的響應。
22.根據(jù)權利要求16～21中任一項所述的讀取信息的方法，其中，所述將光輻射導引向多通道光柵的步驟包括將光從可調(diào)諧激光器導引向所述多通道光柵。
23.根據(jù)權利要求22所述的讀取信息的方法，還包括以下步驟在對應于所述多通道光柵的通道的波長范圍內(nèi)，進行激光波長的掃描。
24.根據(jù)權利要求16～22中任一項所述的讀取信息的方法，其中，所述將光輻射導引向多通道光柵的步驟包括將激光脈沖導引向所述多通道光柵，該激光脈沖的相位和振幅變化被檢測以重新取回信息。
25.根據(jù)權利要求19～24中任一項所述的讀取信息的方法，其中，所述已編碼的信息包括用于安裝光波導的方向。
26.根據(jù)權利要求25所述的讀取信息的方法，包括按照所述方向安裝所述波導的附加步驟。
27.一種測試光學網(wǎng)絡的方法，所述光學網(wǎng)絡包括光波導，每個光波導具有多通道光柵，該多通道光柵具有與已編碼的信息相關的折射率變化，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向多通道光柵，使得所述多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理所述光輻射以獲取信息。
28.一種安裝光學網(wǎng)絡的方法，所述光學網(wǎng)絡包括光波導，所述方法包括以下步驟將光輻射導引向多通道光柵，使得所述多通道光柵能讓光輻射的特性發(fā)生變化，所述每個多通道光柵具有與已編碼的信息相關的折射率變化；接收已經(jīng)歷了特性變化的光輻射；然后，處理所述光輻射以獲取信息；以及利用所述信息安裝所述光學網(wǎng)絡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在光學數(shù)據(jù)存儲裝置中存儲數(shù)據(jù)的方法。該方法包括將信息編碼并為已編碼的信息確定多通道光柵結(jié)構的步驟。該方法還包括以下步驟將所述光柵結(jié)構應用于光波導，使得在使用時所述多通道光柵能讓穿過所述波導的光輻射的特性發(fā)生變化。該特性變化表示出已編碼的信息的特征。本發(fā)明還提供一種具有多通道光柵的光學只讀存儲器。
文檔編號G11C13/04GK1882860SQ200480033494
公開日2006年12月20日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權日2003年9月25日
發(fā)明者馬克·安德魯·恩隆德, 拉爾斯·約蘭·愛德威爾, 安德魯·格拉夫 申請人:瑞德芬光學元件有限公司