專利名稱：無線光通信接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線光通信接收天線，能顯著改善靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無線光 通信的接收性能，可用于無線光通信靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的高速數(shù)據(jù)傳輸。
技術(shù)背景無線光通信(Wireless Optical Communication,簡(jiǎn)稱WOC)又稱為自由空間光通 信，是利用激光作為信息的載體，直接在大氣中進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。它不 僅具有通信容量大、速率高、保密性好、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且避免了昂貴的光纖鋪 設(shè)和維護(hù)工作，造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、多媒體圖像等信息的全雙 工傳輸。與傳統(tǒng)的光纖通信技術(shù)不同，WOC用光學(xué)透鏡控制光束的發(fā)射和接收，從而將 信息從一端傳送到另一端。每個(gè)WOC系統(tǒng)均由光發(fā)射端和光接收端組成，可將攜帶 信息的各種波長(zhǎng)的光束在大氣中沿直線傳送給光接收端，進(jìn)行信息的高速傳輸，并具 備全雙工通信能力。盡管WOC具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些不足之處(1) 高精度、準(zhǔn)確的光束對(duì)準(zhǔn)。由于WOC的信號(hào)光束直徑有一定大小，為了保證 通信的正常傳輸，必須使光發(fā)射端與光接收端對(duì)準(zhǔn)。但是對(duì)準(zhǔn)以后，由于風(fēng)力等外力 因素的作用，WOC設(shè)備及其固定底座實(shí)際上存在某種程度的移動(dòng)和搖擺，這就需要 光接收端能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證收、發(fā)兩端始終對(duì)準(zhǔn)。(2) 大氣信道對(duì)光束傳輸?shù)挠绊?。各種天氣，如雨、雪、霧、霾、大氣湍流都會(huì) 對(duì)通信帶來影響，特別是大氣湍流使得激光在大氣中的傳播路徑發(fā)生扭曲和偏轉(zhuǎn)，造 成光接收端光束像點(diǎn)偏移，影響通信質(zhì)量。(3) 在某些場(chǎng)合，如無線光通信系統(tǒng)在直線軌道上運(yùn)動(dòng)，軌道的不平整造成光束 的偏轉(zhuǎn)引起光束像點(diǎn)偏移，對(duì)光通信性能影響很大。圖2示出了上述各種情況下所造成的振動(dòng)對(duì)光束的影響。當(dāng)入射光束(21)的偏移角度為ct時(shí)，經(jīng)過會(huì)聚透鏡(22)后的聚焦光束(23)的焦點(diǎn)偏 移量s為s = a/其中/是會(huì)聚透鏡(22)的焦距。如果焦點(diǎn)處光探測(cè)元件的直徑為d，那么其與焦點(diǎn)偏移量s的關(guān)系為只有焦點(diǎn)偏移量控制在此范圍內(nèi)，才能保證通信的暢通。在實(shí)際通信中，振動(dòng)往 往比想象的更加劇烈，導(dǎo)致焦點(diǎn)偏移量偏出常規(guī)光探測(cè)元件的直徑。目前，常用的光探測(cè)元件主要有PIN光電管、光電池等，但是高靈敏度的電類光 探測(cè)器價(jià)格昂貴，且接收面積小，不能滿足數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枰黄胀ü饫w直徑小， 也不能解決焦點(diǎn)偏移的問題。因此需要一種更加可靠的方法來改進(jìn)接收效果，使數(shù)據(jù) 傳輸順利完成。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能提高光接收能力且穩(wěn)定可靠的、能在無線光通信系 統(tǒng)靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線光通信接收天線。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種無線光通信接收天線，包括一個(gè)聚焦透鏡和一根光纖，其特征在于所述的光 纖與一個(gè)光錐的錐尖端相連接，所述的聚焦透鏡安置在所述光錐的大端面的前方，而 使光錐的大端面位于聚焦透鏡的焦距之內(nèi)，使入射到光錐大端面的光束在光錐內(nèi)部聚 焦。光錐是由石英材料制成的實(shí)心錐形體，其外壁鍍上一層高反射率薄膜。實(shí)心光錐 的主要功能是收集盡可能多的光能量，克服振動(dòng)引起的像點(diǎn)偏移；內(nèi)部聚焦的主要功 能是減少光束在實(shí)心光錐內(nèi)的反射次數(shù)，減少光功率損耗。光纖可以是普通單/多模光纖，也可以是大直徑大數(shù)值孔徑的多模光纖。光纖的 一端通過光纖活動(dòng)連接器與實(shí)心光錐的錐尖端連接，且實(shí)心光錐的錐尖端直徑不大于 光纖直徑；另一端預(yù)置FC/PC或SC/PC或ST/PC等各種型號(hào)的光纖活動(dòng)連接器，以 便和后續(xù)的光信號(hào)處理設(shè)備進(jìn)行連接。光纖用以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，增大數(shù)據(jù)傳輸容 量，提高信噪比。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)-1、采用實(shí)心光錐進(jìn)行光束的內(nèi)部聚焦，能擴(kuò)大接收范圍，收集盡可能多的光能 量，克服振動(dòng)引起的像點(diǎn)偏移；2、采用會(huì)聚透鏡、實(shí)心光錐、光纖組成了一種簡(jiǎn)單 易行的接收裝置，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗振動(dòng)性和穩(wěn)定性；3、采用光纖作為光探測(cè)元件， 提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，且抗電磁干擾，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚贌o線光通信；4、光 纖一端與實(shí)心光錐的錐尖端連接，另一端預(yù)置FC/PC或SC/PC或ST/PC等各種型號(hào)4的光纖活動(dòng)連接器，可以和后續(xù)的光信號(hào)處理設(shè)備連接，增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。因 此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、制造容易、成本低、無需復(fù)雜 的機(jī)械裝置，適用于靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無線光通信中連續(xù)的實(shí)時(shí)高速信息傳輸。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是光束偏移示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下參見圖1，本無線光通信接收天線包含有聚焦透鏡(ll)、實(shí)心光錐(12)、光纖(13)。 根據(jù)聚焦透鏡(ll)的直徑、焦距來確定實(shí)心光錐(12)的長(zhǎng)度和大端面直徑，實(shí)心光錐 (12)的錐尖端直徑與光纖(13)直徑相匹配，以減小連接損耗；光纖(13)—端與實(shí)心光錐 (12)的錐尖端通過光纖活動(dòng)連接器(15)連接，另一端預(yù)置FC/PC型號(hào)的光纖活動(dòng)連接 器(16)，可以和后續(xù)的光信號(hào)處理設(shè)備連接；光纖(13)的直徑和數(shù)值孔徑由實(shí)心光錐 (12)的錐尖端直徑和整個(gè)實(shí)心光錐(12)的長(zhǎng)度決定。實(shí)心光錐(12)的材料采用石英材料 制作，外部鍍上高反射率薄膜(M)，外部加上保護(hù)套，防止外力損傷。將聚焦透鏡(ll)、實(shí)心光錐(12)和光纖(13)組合后，用單色可見標(biāo)準(zhǔn)光源校準(zhǔn)后進(jìn) 行機(jī)械組合，三者的光軸線重合，使實(shí)心光錐(12)的大端面位于會(huì)聚透鏡(11)焦距之 內(nèi)；調(diào)節(jié)聚焦透鏡(11)和實(shí)心光錐(12)大端面之間的距離，使入射光束(17)經(jīng)過聚焦透 鏡(11)后的聚焦光束(18)在實(shí)心光錐(12)內(nèi)部聚焦，光纖(13)輸出功率最大。
權(quán)利要求
1. 一種無線光通信接收天線，包括一個(gè)聚焦透鏡(11)和一根光纖(13)，其特征在于所述的光纖(13)與一個(gè)光錐(12)的錐尖端相連接，所述的聚焦透鏡(11)安置在所述光錐(12)的大端面的前方，而使光錐(12)的大端面位于聚焦透鏡(11)的焦距之內(nèi)，使入射到光錐(12)大端面的光束在光錐(12)內(nèi)部聚焦；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線光通信接收天線，其特征在于所述的光錐(12)是由 石英材料制成的實(shí)心錐形體，其錐形外壁鍍上一層高反射薄膜(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線光通信接收天線，其特征在于所述的光錐(12) 的錐尖端的直徑不大于所述光纖(13)的直徑，通過一個(gè)光纖活動(dòng)連接器(15) 實(shí)現(xiàn)相互連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線光通信接收天線，其特征在于所述的光纖(13)為普 通的單/多模光纖，或大直徑大數(shù)值孔徑的多模光纖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線光通信接收天線，其特征在于所述的光纖(13)的外 端預(yù)置一個(gè)光纖活動(dòng)連接器(16)，該光纖活動(dòng)連接器(16)為FC/PC、或SC/PC、 或ST/PC就纖活動(dòng)連接器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線光通信接收天線。它包括一個(gè)聚焦透鏡和一根光纖，光纖與一個(gè)光錐的錐尖端相連接，聚焦透鏡安置在光錐的大端面的前方，而使光錐的大端面位于聚焦透鏡的焦距之內(nèi)，使入射到光錐大端面的光束在光錐內(nèi)部聚焦。本發(fā)明能擴(kuò)大接收范圍，克服采束偏移，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性，提高傳輸速率和抗干擾能力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低，適用于靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無線光通信中連續(xù)的實(shí)時(shí)高速信息傳輸。
文檔編號(hào)G02B6/30GK101266321SQ20081003638
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者付興虎, 俞起帆, 龐拂飛, 王廷云, 強(qiáng) 郭, 陳振宜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)