專利名稱：一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線，能夠?qū)崿F(xiàn)無線光通信中光束的 瞄準(zhǔn)和通信的一體化，屬于通信領(lǐng)域。
技術(shù)背景-
無線光通信是一種新興的寬帶通信技術(shù)。它具有傳輸速率高、安全保密性強(qiáng)、無需申請(qǐng) 頻率許可證、安裝迅速方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于備用網(wǎng)絡(luò)鏈路、應(yīng)急通信、局域網(wǎng)接入、最 后一公里接入等領(lǐng)域。
在無線光通信中，攜帶信息的光信號(hào)在大氣中進(jìn)行傳輸，具有很強(qiáng)的方向性。因此，在 進(jìn)行通信的時(shí)候，發(fā)射端和接收端之間必須對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)是無線光通信系統(tǒng)正常通信的基礎(chǔ)。
在常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)的靜止無線光通信系統(tǒng)中，在對(duì)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)射光束的發(fā)散角較大，使得光束 能量分散，不利于通信；而在進(jìn)行通信時(shí)，其發(fā)射光束的發(fā)散角很小，使得光束能量集中， 有利于增加傳輸距離和維持正常通信。
在某些特殊場(chǎng)合(如大型港口自動(dòng)化碼頭集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)監(jiān)控、工業(yè)中的橋吊監(jiān)控等) 使用的運(yùn)動(dòng)型無線光通信，其通信距離較短。在瞄準(zhǔn)時(shí)，需要發(fā)射光束的發(fā)散角較??；而在 通信時(shí)，要求較大的發(fā)散角，使光接收端在運(yùn)動(dòng)中始終能接收到光信號(hào)。
目前，國(guó)內(nèi)外的無線光通信系統(tǒng)主要采用多個(gè)光學(xué)透鏡和自動(dòng)控制單元組成的光學(xué)發(fā)射 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)散角的可調(diào)，使得系統(tǒng)的造價(jià)昂貴、技術(shù)比較復(fù)雜，無法做到結(jié)構(gòu)緊湊和低成本 制造。因此， 一種有效的發(fā)散角可調(diào)的發(fā)射天線是無線光通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)光束瞄準(zhǔn)和通信一體化一種的光束發(fā)散角可調(diào)的無線光 通信發(fā)射天線。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線，包括一個(gè)光學(xué)透鏡、 一個(gè)光纖連接盤和一 根入射光纖組成。
入射光纖的一端固定在光纖連接盤上，另一端與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備連接。入射光纖可以是單 模光纖，也可以是多模光纖。攜帶數(shù)據(jù)信息的光信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)輸入設(shè)備輸入到入射光纖中， 入射光纖的輸出端面位于光學(xué)透鏡的焦平面附近，光學(xué)透鏡的主軸與入射光纖輸出端的中心 在一條直線上。不同入射光纖的數(shù)值孔徑需要與之相配的光學(xué)透鏡，以實(shí)現(xiàn)最大效率的光信
號(hào)功率發(fā)射。光纖連接盤的型號(hào)可以是FC/PC(UPC)、 SC/PC、 ST/PC等。
3光學(xué)透鏡固定于外螺紋套管的一端，外螺紋套管的外表面套上彈簧后從內(nèi)螺紋套管的一 端旋入，光纖連接盤固定于內(nèi)螺紋套管的另一端。光學(xué)透鏡的類型是球面透鏡或者非球面透 鏡，其尺寸大小與外螺紋套管的尺寸相配。外螺紋套管和內(nèi)螺紋套管的制作材料可以是鋁、 鋼、銅等金屬，也可以是塑料等非金屬材料。內(nèi)螺紋套管的另一端做成凹型，使得彈簧旋入 旋出時(shí)保持穩(wěn)定。通過墊圈和卡環(huán)把光學(xué)透鏡固定在外螺紋套管端頭內(nèi)孔中。
本發(fā)明所述的光束發(fā)散角可調(diào)是通過改變?nèi)肷涔饫w與光學(xué)透鏡的軸向距離實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)軸 向距離變短時(shí)，發(fā)散角變大；當(dāng)軸向距離變長(zhǎng)時(shí)，發(fā)散角變小。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，瞄準(zhǔn) 和通信時(shí)的發(fā)散角可隨時(shí)調(diào)整并固定。在常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)的靜止無線光通信系統(tǒng)中，在對(duì)準(zhǔn)時(shí)， 發(fā)射光束的發(fā)散角較大，而在進(jìn)行通信吋，其發(fā)射光束的發(fā)散角很??；在某些特殊場(chǎng)合(如 大型港口自動(dòng)化碼頭集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)監(jiān)控、工業(yè)中的橋吊監(jiān)控等)使用的運(yùn)動(dòng)型無線光通信， 由于通信距離較短，在瞄準(zhǔn)時(shí)，需要發(fā)射光束的發(fā)散角較小，而在通信時(shí)，發(fā)散角較大，使 光接收端在運(yùn)動(dòng)中始終能接收到光信號(hào)。
本發(fā)明所述的彈簧是由鋼、銅等金屬材料制成的。發(fā)散角的調(diào)整范圍決定彈簧圈數(shù)和長(zhǎng) 度，彈簧的內(nèi)徑和外徑大小與內(nèi)外螺紋套管的直徑相關(guān)，并與外螺紋套管套在一起，旋入時(shí) 彈簧壓縮，旋出吋彈簧伸展。
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、采用光學(xué)透鏡、彈簧、內(nèi)螺紋套管、外螺紋套管、光纖連接盤、入射光纖組成一種無 線光通信發(fā)射天線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低；2、發(fā)射光束的發(fā)散角可調(diào)過程簡(jiǎn)單易行，有效 解決了不同無線光通信系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)和通信過程中對(duì)發(fā)散角的不同要求；3、通過簡(jiǎn)單的光發(fā)射 天線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)和通信的一體化，便于大批量生產(chǎn)。因此，本發(fā)明適用于常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)的 靜止無線光通信和某些特殊場(chǎng)合的運(yùn)動(dòng)型無線光通信中的光發(fā)射系統(tǒng)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明發(fā)散角的變化示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所涉及的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下
參見圖l。本例一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線，由光學(xué)透鏡l、彈簧2、內(nèi)
螺紋套管3、外螺紋套管4、光纖連接盤5、入射光纖6組成。入射光纖6的一端固定在光纖 連接盤5上，另一端與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備連接，光學(xué)透鏡1固定于外螺紋套管4的一端，外螺紋 套管4的外表面套上彈簧2后從內(nèi)螺紋套管3的一端旋入，光纖連接盤5固定亍內(nèi)螺紋套管
43的另一端，光學(xué)透鏡1的主軸與入射光纖6端面的中心在一條直線上。
光纖連接盤5通過螺釘7固定于內(nèi)螺紋套管3的一端。彈簧2與外螺紋套管4套在一起， 旋入時(shí)彈簧2壓縮，旋出時(shí)彈簧2伸展。內(nèi)螺紋套管3的另一端做成凹型，使得彈簧2旋入 旋出時(shí)保持穩(wěn)定。通過墊圈8和卡環(huán)9把光學(xué)透鏡1固定在外螺紋套管4端頭內(nèi)孔中。改變 入射光纖6和光學(xué)透鏡1之間的軸向距離，調(diào)節(jié)發(fā)散角大小。當(dāng)外螺紋套管4旋入且軸向距 離變短時(shí)，發(fā)散角變大；當(dāng)外螺紋套管4旋出且軸向距離變長(zhǎng)時(shí)，發(fā)散角變小，參見圖2。
在常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)的靜止無線光通信系統(tǒng)中，在對(duì)準(zhǔn)時(shí)，首先選用650nm紅光光源，入射光 纖6發(fā)射紅光。發(fā)射光束的發(fā)散角較大，光束能量分散，便于靜止的無線光通信系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)； 而在進(jìn)行通信時(shí)，向入射光纖6中輸入攜帶數(shù)據(jù)信息的某一波長(zhǎng)的光信號(hào)，其發(fā)射光束的發(fā) 散角很小，光束能量集中，有利于增加傳輸距離和維持正常通信。
在某些特殊場(chǎng)合(如大型港口自動(dòng)化碼頭集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)監(jiān)控、工業(yè)中的橋吊監(jiān)控等) 使用的運(yùn)動(dòng)型無線光通信，其通信距離較短。在瞄準(zhǔn)時(shí)，也是首先選用650nm紅光光源，根 據(jù)軌道振動(dòng)情況，調(diào)整發(fā)散角大小，便于近端對(duì)準(zhǔn)；而在進(jìn)行通信時(shí)，向入射光纖(6)中輸入 攜帶數(shù)據(jù)信息的某一波長(zhǎng)的光信號(hào)，其發(fā)射光束的發(fā)散角較大，使光接收端在運(yùn)動(dòng)中始終能 接收到光信號(hào)。
權(quán)利要求
1. 一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線，包括一個(gè)光學(xué)透鏡(1)、一個(gè)光纖連接盤(5)和一根入射光纖(6)，其特征在于所述入射光纖(6)的一端固定在所述光纖連接盤(5)上，另一端與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備連接；所述光學(xué)透鏡(1)固定于一個(gè)外螺紋套管(4)的一端，所述外螺紋套管(4)的外表面套上一個(gè)彈簧(2)后從一個(gè)內(nèi)螺紋套管(3)的一端旋入，所述光纖連接盤(5)固定于所述內(nèi)螺紋套管(3)的另一端，所述光學(xué)透鏡(1)的主軸與入射光纖(6)端面的中心在一條直線上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線，其特征在于所述光纖連接 盤(5)型號(hào)為FC/PC(UPC)、或SC/PC、或ST/PC等；所述光學(xué)透鏡(l)為球面透鏡或非球面 透鏡；所述光學(xué)透鏡(1)通過墊圈(8)和卡環(huán)(9)固定在所述外螺紋套管(4)端頭內(nèi)孔中。
全文摘要
本發(fā)明述及一種光束發(fā)散角可調(diào)的無線光通信發(fā)射天線。它包括一個(gè)光學(xué)透鏡、一個(gè)光纖連接盤和一根入射光纖，入射光纖的一端固定在光纖連接盤上，另一端與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備連接，光學(xué)透鏡固定于外螺紋套管的一端，外螺紋套管的外表面套上彈簧后從內(nèi)螺紋套管的一端旋入，光纖連接盤固定于內(nèi)螺紋套管的另一端，光學(xué)透鏡的主軸與入射光纖端面的中心在一條直線上。光束發(fā)散角可調(diào)是通過改變?nèi)肷涔饫w與光學(xué)透鏡的軸向距離實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，發(fā)射光束的發(fā)散角可調(diào)過程簡(jiǎn)單易行，有效解決了不同無線光通信系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)和通信過程中對(duì)發(fā)散角的不同要求，實(shí)現(xiàn)了瞄準(zhǔn)和通信的一體化，便于大批量生產(chǎn)，適用于常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)的靜止無線光通信和某些特殊場(chǎng)合的運(yùn)動(dòng)型無線光通信中的光發(fā)射系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B6/26GK101458362SQ20091004483
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者付興虎, 俞起帆, 龐拂飛, 張嘉毅, 王廷云, 強(qiáng) 郭, 陳振宜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)