一种光通信信道单向传输模块及实现方法
阅读说明：本技术 一种光通信信道单向传输模块及实现方法 (Optical communication channel one-way transmission module and implementation method ) 是由 李春来 锁向荣 李继勇 杨勇 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种光通信信道单向传输模块及实现方法,沿光路方向依次设置有：输入尾纤、输入准直器、偏振光栅一、旋光元件、偏振光栅二、输出准直器、输出尾纤；其中,输入尾纤与发光模块相连,向输入准直器发送激光光束；输入准直器接收激光光束,并输入激光光束穿过偏振光栅一,形成偏振光一；旋光元件接收偏振光一,并将偏振光一进行旋转,改变光轴方向形成偏振光二；输出准直器接收穿过偏振光栅二的偏振光二,并将偏振光二输出至输出尾纤；输出尾纤与感光模块相连,用于接收偏振光二,并发送至感光模块。本发明在传统的单向关闸数据单向传输的信源单向的基础上增加了信道单向,二者结合使得数据的单向传输更加可靠,同时提高了安全等级。(The invention provides a unidirectional transmission module of an optical communication channel and an implementation method, which are sequentially provided with the following components in the direction of an optical path: the polarization grating polarization beam splitter comprises an input tail fiber, an input collimator, a polarization grating I, an optical rotation element, a polarization grating II, an output collimator and an output tail fiber; the input tail fiber is connected with the light-emitting module and sends a laser beam to the input collimator; the input collimator receives the laser beam, and the input laser beam passes through the first polarization grating to form a first polarized light; the optical rotation element receives the polarized light I and rotates the polarized light I to change the direction of an optical axis to form polarized light II; the output collimator receives the polarized light II passing through the polarization grating II and outputs the polarized light II to the output tail fiber; the output tail fiber is connected with the photosensitive module, is used for receiving the polarized light II and sending the polarized light II to the photosensitive module. The invention adds the channel single direction on the basis of the single direction of the information source of the traditional single direction gate closing data single direction transmission, and the combination of the channel single direction and the channel single direction makes the single direction transmission of the data more reliable, and simultaneously improves the safety level.)
技术领域
本发明涉及信息安全数据传输领域，具体地涉及一种光通信信道单向传输模块及实现方法。
背景技术
在信息安全领域，某些非敏感网络(或低密级网络)向敏感网络(或高密级网络)传输数据时，往往通过单向光闸来实现。
单向光闸由2+1结构组成，分别是具有数据计算能力的外端机、内端机和数据光单向链路组成。
外端机与非敏感网络(或低密级网络)相连接，实现对非敏感数据的采集、抓取、接收和协议解析、封包和发送等工作；内端机与敏感网络(或高密级网络)相连接，负责对数据的接收、解包、存储、转发等工作；数据光单向链路介于内端机和外端机之间，实现外端机仅能通过该链路向内端机发送数据，内端机无法通过该链路发送数据。
传统的单向光闸中的数据光单向链路采用的结构由发光模块、光纤线缆、感光模块三部分组成。数据单向传输依托于发光模块仅能发光，感光模块仅能收光这一特性来实现。光纤线缆在链路里起到光传播介质的作用，且因其具备双向通信的特点，在数据单向传输的过程中，不能起到任何安全作用。此类数据光单向链路我们称之为信源单向。由于单向光闸的发光模块和感光模块均遵循国际标准，其外观和尺寸均一致，如在生产过程中因误操作等原因，将发光模块和感光模块装反，则造成敏感网络数据向非敏感网络数据的传输，造成失泄密风险。
发明内容
根据本发明的实施例提供了一种光通信信道单向传输模块及实现方法，将具备双向通信信道更改为单向通信信道，在传统的单向关闸数据单向传输的信源单向的基础上增加了信道单向，二者结合使得数据的单向传输更加可靠，同时提高了安全等级。
本发明的第一方面，提供一种光通信信道单向传输模块，沿光路方向依次设置有：输入尾纤、输入准直器、偏振光栅一、旋光元件、偏振光栅二、输出准直器、输出尾纤；其中，
输入尾纤与发光模块相连，用于接收发光模块发出来的激光光束，并向输入准直器发送；
输入准直器接收激光光束，并输入激光光束穿过偏振光栅一，形成偏振光一；
旋光元件用于将穿过的偏振光进行光轴单方向旋转；
旋光元件接收偏振光一，并将偏振光一进行旋转，改变光轴方向形成偏振光二；保证偏振光二的光轴方向与偏振光栅二的光轴方向一致；
输出准直器接收穿过偏振光栅二的偏振光二，并将偏振光二输出至输出尾纤；
输出尾纤与感光模块相连，用于接收偏振光二，并发送至感光模块。
进一步的，偏振光栅一和偏振光栅二具有相同的偏转性能；偏振光栅一的光轴方向垂直设置；偏振光栅二的光轴方向与偏振光栅一的光轴方向夹角成45°设置。
进一步的，旋光元件垂直设置，将穿过的光进行光轴逆时针旋转45°。
进一步的，旋光元件将偏振光一进行逆时针旋转45°。
进一步的，单向传输模块还包括永磁体，永磁体围绕于偏振光栅一、偏振光栅二和旋光元件的四周。
进一步的，输入尾纤与发光模块相连及输出尾纤与感光模块相连均采用LC接口相连。
进一步的，单向传输模块用于在光通信中实现激光光束单向传输。
本发明的第二方面，提供一种光通信信道单向传输的实现方法，采用上述的单向传输模块，将输入尾纤连接发光模块，将输出尾纤连接感光模块；其实现方法为：当发光模块发射激光光束，通过所述单向传输模块传输到感光模块；当感光模块发射激光光束，通过所述单向传输模块无法传输到发光模块。其实现单向传输原理如下：
当激光光束从发光模块向感光模块传输时：发光模块发出水平向激光光束，当激光光束通过输入尾纤进入输入准直器后发送激光光束到偏振光栅一时，激光光束穿过垂直光轴设置的偏振光栅一后变成垂直光轴的偏振光一；偏振光一在经过旋光元件时，垂直光轴逆时针旋转45°后形成偏振光二；偏振光二到达偏振光栅二时，此处的偏振光栅二的光轴倾斜角度与偏振光二的倾斜角度一致，从而偏振光二穿过偏振光栅二形成水平向激光光束11，到达输出准直器6，经输出尾纤7进入到感光模块，实现激光光束11的传输。
当激光光束从感光模块向发光模块传输时：感光模块发出水平向激光光束，通过输出尾纤进入输出准直器后发送激光光束到偏振光栅二时，激光光束穿过光轴向左倾斜45°的偏振光栅二后变成光轴向左倾斜45°的偏振光一；偏振光一在经过旋光元件时，左倾斜45°的光轴逆时针旋转45°后形成水平向光轴的偏振光二；偏振光二到达偏振光栅一时，此处的偏振光栅一的垂直光轴与偏振光二的平行光轴成90°夹角，从而偏振光二无法穿过偏振光栅一，偏振光二的传输失败无法到达输入准直器，从而实现了激光光束的单向传输。
通过以上的设计，可以实现激光光束在单向通信信道传输时只能从发光模块到感光模块，而无法从感光模块到达发光模块。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了本发明的光通信信道单向传输模块的结构示意图；
图2示出了本发明的光通信信道单向传输模块的应用示意图；
图3示出了本发明的光通信信道单向传输模块的正向传输原理示意图；
图4示出了本发明的光通信信道单向传输模块的反向传输原理示意图；
其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1输入尾纤，2输入准直器，3偏振光栅一，4旋光元件，5偏振光栅二，6输出准直器，7输出尾纤，8永磁体，9LC接口，10发光模块，11感光模块，12偏振光二，13激光光束。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面参照图1描述本实施例的第一方面，提供一种光通信信道单向传输模块，沿光路方向依次设置有：输入尾纤1、输入准直器2、偏振光栅一3、旋光元件4、偏振光栅二5、输出准直器6、输出尾纤7；其中，
输入尾纤1与发光模块10相连，用于接收发光模块10发出来的激光光束，并向输入准直器2发送；
输入准直器2接收激光光束，并输入激光光束穿过偏振光栅一3，形成偏振光一；
旋光元件4用于将穿过的偏振光进行光轴单方向旋转；
旋光元件4接收偏振光一，并将偏振光一进行旋转，改变光轴方向形成偏振光二；保证偏振光二的光轴方向与偏振光栅二5的光轴方向一致；
输出准直器6接收穿过偏振光栅二5的偏振光二，并将偏振光二输出至输出尾纤7；
输出尾纤7与感光模块11相连，用于接收偏振光二，并发送至感光模块11。
在上述实施例中，偏振光栅一和偏振光栅二具有相同的偏转性能；偏振光栅一3的光轴方向垂直设置；偏振光栅二5的光轴方向与偏振光栅一3的光轴方向夹角成45°设置。
在上述实施例中，旋光元件4垂直设置，将穿过的光进行光轴逆时针旋转45°。此处设置的旋光元件具有将通过的偏振光进行逆时针旋转45°，不管是从左侧向右侧穿过，还是从右侧向左侧穿过均将偏振光进行单向旋转。
在上述实施例中，旋光元件4将偏振光一进行逆时针旋转45°。此处的偏振光一包括从发光模块输入穿过偏振光栅一的偏振光一和从感光模块输入穿过偏振光栅二的偏振光一。
在上述实施例中，单向传输模块还包括永磁体8，永磁体8围绕于偏振光栅一3、偏振光栅二5和旋光元件4的四周。此实施例需要在磁场的环境中进行，如没有磁场的参与，将无法进行光的传输。
在上述实施例中，输入尾纤1与发光模块10相连及输出尾纤7与感光模块11相连均采用LC接口9相连。此实施例采用尾纤来制作输入尾纤和输出尾纤，尾纤与发光模块和感光模块通过LC接口相接，也可以根据需要更换其他连接方式。此实施例采用LC接口是为了减少对单向关闸产品的改动，沿用了其接口类型。
在上述实施例中，单向传输模块用于在光通信中实现激光光束单向传输。通常是应用到单向关闸中，替换具有双向通信能力的信道为具有单向通信能力的信道，从而实现数据的单向安全传输。
结合图2和图4来描述本实施例的第二方面，提供一种光通信信道单向传输的实现方法，如图2所示，将输入尾纤1连接发光模块10，将输出尾纤7连接感光模块11；其实现方法为：当发光模块10发射激光光束13，通过所述单向传输模块传输到感光模块11；当感光模块11发射激光光束13，通过所述单向传输模块无法传输到发光模块10。其实现单向传输原理如下：
如图3所示，当激光光束从发光模块向感光模块传输时：发光模块10发出水平向激光光束13，当激光光束13通过输入尾纤1进入输入准直器2后发送激光光束13到偏振光栅一3时，激光光束13穿过垂直光轴设置的偏振光栅一3后变成垂直光轴的偏振光一；偏振光一在经过旋光元件4时，垂直光轴逆时针旋转45°后形成偏振光二12；偏振光二12到达偏振光栅二5时，此处的偏振光栅二5的光轴倾斜角度与偏振光二12的倾斜角度一致，从而偏振光二12穿过偏振光栅二5形成水平向激光光束13，到达输出准直器6，经输出尾纤7进入到感光模块11，实现激光光束13的传输。
如图4所示，当激光光束从感光模块向发光模块传输时：感光模块11发出水平向激光光束13，通过输出尾纤7进入输出准直器6后发送激光光束13到偏振光栅二5时，激光光束13穿过光轴向左倾斜45°的偏振光栅二5后变成光轴向左倾斜45°的偏振光一；偏振光一在经过旋光元件4时，左倾斜45°的光轴逆时针旋转45°后形成水平向光轴的偏振光二12；偏振光二12到达偏振光栅一3时，此处的偏振光栅一的垂直光轴与偏振光二12的平行光轴成90°夹角，从而偏振光二12无法穿过偏振光栅一3，偏振光二12的传输失败无法到达输入准直器2，从而实现了激光光束13的单向传输。
通过以上的设计，可以实现激光光束在单向通信信道传输时只能从发光模块到感光模块，而无法从感光模块到达发光模块。
本实施例中将具备双向通信信道更改为单向通信信道，在传统的单向关闸数据单向传输的信源单向的基础上增加了信道单向，二者结合使得数据的单向传输更加可靠，同时提高了安全等级。
本实施例所定义的名词后缀部分的“一、二”等，只是为了便于描述同功能器件处理不同外置而不引起歧义。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。