光学发送器、光学接收器和光学链路制造技术

本发明专利技术涉及一种光学链路，包括光学转换器电路(16)，其具有光电子器件(18)和连接到所述光电子器件(18)的电路(20)。所述光电子器件(18)具有多个单独的光电子分段(18a‑18i)。所述光学链路还包括细长光导(14)，其具有单根光纤，所述单根光纤在第一端处被光学地连接到所述光电子器件(18)并且被配置为将光发送远离所述光电子器件(18)，其中，所述单独的光电子分段(18a‑18i)具有相对于所述光纤的所述第一端的不同位置，使得由所述光电子分段(18a‑18i)发射的光束在不同角度下被耦合到所述光纤中。所述光电子器件(18)被配置为从所述分段(18a‑18i)中的至少一些分段上的所述电路(20)接收多个数据流并且将所述多个数据流作为空间上不同的数据流光学地发送到所述光导(14)中。所述光学链路还包括：光电检测器装置(28)，其被光学地连接到所述光导(14)的第二端并且具有多个光电检测器分段(28a‑28i)，所述多个光电检测器分段被布置为从所述光电子器件(18)光学地接收所述多个数据流；以及处理单元(30)，其与所述光电检测器装置(28)相关联并且被配置为从所述光电检测器装置(28)提取所述多个数据流。

Optical transmitters, receivers and links

The invention relates to an optical link, comprising an optical converter circuit (16) having an optoelectronic device (18) and a circuit (20) connected to the optoelectronic device (18). The optoelectronic device (18) has a plurality of separate optoelectronic segments (18a 18i). The optical link also includes a slender photoconductive (14) with a single optical fiber, which is optically connected to the optoelectronic device (18) at the first end and is configured to send light away from the optoelectronic device (18), in which the individual optoelectronic segments (18a 18i) have different positions relative to the first end of the optical fiber, so that the optoelectronic devices (18) are optically connected by the single optical fiber at the first end. The beams emitted by sub-segments (18a 18i) are coupled to the optical fibers at different angles. The optoelectronic device (18) is configured to receive multiple data streams from the circuit (20) on at least some of the segments (18a 18i) and optically transmit the multiple data streams to the photoconductivity (14) as spatially different data streams. The optical link also includes a photodetector device (28), which is optically connected to the second end of the photoconductive device (14) and has a plurality of photodetector segments (28a 28i), which are arranged to receive the plurality of data streams optically from the photoelectronic device (18), and a processing unit (30), which is connected in parallel with the photodetector device (28). It is also configured to extract the plurality of data streams from the photodetector device (28).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学发送器、光学接收器和光学链路
本专利技术涉及光学发送器、光学接收器和光学链路以及操作光学链路的方法。光学链路可以被用于将能量光学地供应到远程电子设备和/或用于至和自远程电子设备的数据传输。
技术介绍
具有光学发送器和光学接收器的光学链路在其中经由电线的电力输送和/或数据传输有问题(特别地由于电力输送和/或数据传输路径的大小限制)的应用中是有用的。虽然本专利技术不限于使用在医学应用中，但是在本文中将参考医学应用描述本专利技术。存在利用微创介入来替代常规手术流程的清楚的且正在进行的趋势。减少的创伤、更短的住院时长和减少的成本是对微创技术的采用的最重要的驱动器。为了实现医学器械中的进一步的创新，因此实现更高级且更具挑战性的微创介入，存在将用于体内成像和生理测量的微型传感器集成到如导管和导丝的器械中的需要。到长且细的设备(诸如用于成像、感测、敏化或甚至消融的医学导管或者导丝)的尖端的数据和电力输送可能是具挑战性的。除此之外，包括从远端到近端的高数据速率返回信道是更有问题的。这归因于若干原因。第一，与导丝或者导管的长的长度组合的医学介入需要的小横截面(即，小直径)的组合严重地限制可以被集成在这样的器械中的电线的总数。第二，多根电线的集成降低器械的灵活性，而灵活性是这种类型的器械的关键属性。第三，对于高数据速率(诸如例如针对尖端处的超声换能器或者敏感测量所要求的)而言，常常要求与单芯线相比较需要更多空间的同轴电缆。第四，由于导致连接的电子装置中的电磁干扰并且还可能导致组织加热的电接线的共振，具有电线的器械通常不与磁共振成像的使用兼容。并且此外，细电缆通常不支持用于在导管的远端处使用的相对高的功率。而且，由于其一次性使用，导管和导丝必须以相对地简单且成本有效的方式来制造。Sakaguchi等人："19-corefibertransmissionof19x100x172-Gb/sSDM-WDM-PDM-QPSKsignalsat305Tb/s"(OpticalFiberCommunicationConferenceandExposition，2012年和NationalFiberOpticalEngineersConference，IEE，2012年3月4日，第1-3页)就实现对记录空分多路复用信道号19的放大的多芯光纤组合的自由空间耦合系统提出报告。Sleiffer等人："Mode-division-multiplexed3x112-Gb/sDP-QPSKtransmissionover80-kmfew-modefiberwithinlineMM-EDFAandBlindDSP"(2012，38thEuropeanConferenceandExhibitiononOpticalCommunications，2012年9月16日，第1-3页)描述了使用盲6x6MIMO数字信号处理在有和没有多模式EDFA的情况下对高达80km的3x112-GB/sDP-QPSK模分多路复用信号的传输。RolandRyf等人："Mode-DivisionMultiplexingOver96kmofFew-ModeFiberUsingCoherent6x6MIMOProcessing"(JournalofLightwaveTechnology,IEEEServiceCenter,NewYork,US,2012年2月1日、第4号、第30卷、第521-531页)描述了各自承载低微分组延迟少模式光纤的96km上的40Gb/s正交相移密钥信道的六个空间和偏振模式的同时传输。US5,963349A公开了使用单个多模光纤的光学波分多路复用双向数据链路。WO2014/072891A1描述了一种包括光导的光学链路，通过光导光能被发送到具有形式为发光二极管(LED)的光电子器件的远程远端光电转换器，其将光能转换为用于对光学转换器电路和一个或多个电子设备供电的电能。一方面，该已知的光学链路在提供致动超声导管的足够的电力输送能力中是有效的，因为光电子器件具有实现必要的电力输出需要的大表面积。另一方面，光电子器件的大表面积限制数据传输的带宽并且因此限制数据传输的数据速率。出于该原因，进一步提出了使用用于从远端到近端的返回路径中的数据传输的分离的光电子器件。然而，用于数据传输的分离的光电子器件和用于能量收集的分离的光电子器件向使用光学链路的介入器械的电子部分和光学部分二者添加显著的复杂性。因此，需要一种经改进的光学发送器、光学接收器和光学链路，其保持实现足够的电力输出的能力，但是增加返回路径中的带宽和数据速率。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种光学发送器和光学接收器，其能够利用高数据速率发送数据同时维持实现足以对一个或多个电子设备供电的电力输出的能力。在本专利技术的第一方面中，提供了一种光学发送器，包括：-光学转换器电路，其具有光电子器件和连接到所述光电子器件的电路，所述光电子器件具有多个单独的光电子分段，-细长光导，其具有单根光纤，所述单根光纤在第一端处被光学地连接到所述光电子器件并且被配置为将光发送远离所述光电子器件，其中，所述单独的光电子分段具有相对于所述光纤的所述第一端的不同位置，使得由所述光电子分段发射的光束在不同角度下被耦合到所述光纤中，-所述光电子器件被配置为从所述分段中的至少一些分段上的所述电路接收多个数据流并且经由由所述分段中的至少一些分段发射的所述光束将所述多个数据流作为空间上不同的数据流光学地发送到所述光导中。根据本专利技术的光学发送器因此使用具有多个单独的光电子分段的光电子器件。所述单独的光电子分段可以是单个分段的发光二极管(LED)的分段，或者可以是一起形成所述光电子器件的单个LED。使用具有多个单独的光电子分段的光电子器件具有若干优点。大表面积的光电子器件具有高电容，其进而限制带宽并且因此限制数据速率。当使用具有多个单独分段的光电子器件时，所述分段中的每个分段具有减少的表面积并且因此具有减少的电容。因此，所述光电子器件的单个分段可以利用更大的带宽和更高的数据速率发送数据。根据本专利技术，所述光电子器件的分段中的至少一些分段被用于从所述光电子器件到接收器的返回路径中的数据传输。这些分段中的每个分段因此形成单个数据传输信道。由此，能够通过空分多路复用来增加数据速率。如本文所描述的，所述光电子器件特别适合于通过在空间上将多个分离的数据流调制到所述分段中的至少一些分段或全部分段上进行空分多路复用。在这种情况下，所有分段中的至少一些分段或全部分段中的每个可以将在不同角度下利用相应数据流调制的光学信号发送到用于发送所述数据流的光导的光纤中。这样的角度分集被维持在超过至少几米的光纤中，使得可以在接收器上区分单个数据流。所述光电子器件被配置为将所述多个数据流作为空间上不同的数据流发送。所述多个数据流可以在空间上被调制到所述光电子器件的分段上，并且所述分段然后通过所述光导(例如所述光纤)将所述数据流发送到接收器。因此，类似于被使用在使用空间多路复用的WiFi802.11n/802.11ac标准中的技术，可以实现空分多路复用。所述多个数据流可以来自多个不同的数据源，例如来自多个测量设备或者来自在已经被拆分成所述多个数据流之后的单个数据源。根据本专利技术的光学发送器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学发送器，包括：‑光学转换器电路(16)，其具有光电子器件(18)和连接到所述光电子器件(18)的电路(20)，所述光电子器件(18)具有多个单独的光电子分段(18a‑18i)，‑细长光导(14)，其具有单根光纤，所述单根光纤在第一端处被光学地连接到所述光电子器件(18)并且被配置为将光发送远离所述光电子器件(18)，其中，所述单独的光电子分段(18a‑18i)具有相对于所述光纤的所述第一端的不同位置，使得由所述光电子分段(18a‑18i)发射的光束在不同角度下被耦合到所述光纤中，‑所述光电子器件(18)被配置为从所述分段(18a‑18i)中的至少一些分段上的所述电路(20)接收多个数据流并且经由由所述分段(18a‑18i)中的所述至少一些分段发射的所述光束将所述多个数据流作为空间上不同的数据流光学地发送到所述光导(14)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.23 EP 16175971.71.一种光学发送器，包括：-光学转换器电路(16)，其具有光电子器件(18)和连接到所述光电子器件(18)的电路(20)，所述光电子器件(18)具有多个单独的光电子分段(18a-18i)，-细长光导(14)，其具有单根光纤，所述单根光纤在第一端处被光学地连接到所述光电子器件(18)并且被配置为将光发送远离所述光电子器件(18)，其中，所述单独的光电子分段(18a-18i)具有相对于所述光纤的所述第一端的不同位置，使得由所述光电子分段(18a-18i)发射的光束在不同角度下被耦合到所述光纤中，-所述光电子器件(18)被配置为从所述分段(18a-18i)中的至少一些分段上的所述电路(20)接收多个数据流并且经由由所述分段(18a-18i)中的所述至少一些分段发射的所述光束将所述多个数据流作为空间上不同的数据流光学地发送到所述光导(14)中。2.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述光电子器件(18)还被配置为通过所述光导(14)接收光能并且将所述光能转换为电能。3.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述光学转换器电路(16)的所述电路(20)具有数据流分离器(24)，所述数据流分离器被配置为将单个原始数据流分成多个分离的数据流，其中，所述分离的数据流中的每个被输入到所述分段中的至少一些分段中的一个分段，并且其中，所述电路(20)还具有在所述数据流分离器(24)的输出处和在所述光电子器件(18)的所述分段(a-i)中的至少一些分段的输入处的调制器(26)，所述调制器(26)被配置为将所述分离的数据流调制到所述分段(18a-18i)中的所述至少一些分段上。4.根据权利要求3所述的光学发送器，其中，所述数据流分离器(24)还被配置为向所述分离的数据流中的每个添加前导码。5.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述分离的数据流被输入到的所述光电子器件(18)的所述分段(18a-18i)中的所述至少一些分段具有不同中心波长的光发射。6.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述光电子器件(18)的所述光电子分段(18a-18i)中的至少一些光电子分段被串联连接。7.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述光电子器件(18)是发光二极管，所述发光二极管被分段为形成所述多个光电子分段(18a-18i)的多个发光二极管分段。8.根据权利要求1所述的光学发送器，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·C·J·韦杰布兰斯，G·W·吕卡森，M·B·范德马克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL