无线光通信接收天线制造技术

本发明专利技术涉及一种无线光通信接收天线。它包括一个聚焦透镜和一根光纤，光纤与一个光锥的锥尖端相连接，聚焦透镜安置在光锥的大端面的前方，而使光锥的大端面位于聚焦透镜的焦距之内，使入射到光锥大端面的光束在光锥内部聚焦。本发明专利技术能扩大接收范围，克服采束偏移，增强系统的抗振性和稳定性，提高传输速率和抗干扰能力。本发明专利技术结构简单，制造容易，成本低，适用于静止或直线运动状态下无线光通信中连续的实时高速信息传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线光通信接收天线，能显著改善静止或直线运动状态下无线光 通信的接收性能，可用于无线光通信静止或直线运动状态时的高速数据传输。技术背景无线光通信(Wireless Optical Communication,简称WOC)又称为自由空间光通 信，是利用激光作为信息的载体，直接在大气中进行信息传输的一种通信方式。它不 仅具有通信容量大、速率高、保密性好、灵活性强等特点，而且避免了昂贵的光纤铺 设和维护工作，造价低、施工简单，可以进行数据、语音、多媒体图像等信息的全双 工传输。与传统的光纤通信技术不同，WOC用光学透镜控制光束的发射和接收，从而将 信息从一端传送到另一端。每个WOC系统均由光发射端和光接收端组成，可将携带 信息的各种波长的光束在大气中沿直线传送给光接收端，进行信息的高速传输，并具 备全双工通信能力。尽管WOC具有众多的优点，但也存在着一些不足之处(1) 高精度、准确的光束对准。由于WOC的信号光束直径有一定大小，为了保证 通信的正常传输，必须使光发射端与光接收端对准。但是对准以后，由于风力等外力 因素的作用，WOC设备及其固定底座实际上存在某种程度的移动和摇摆，这就需要 光接收端能够自动调节，以保证收、发两端始终对准。(2) 大气信道对光束传输的影响。各种天气，如雨、雪、雾、霾、大气湍流都会 对通信带来影响，特别是大气湍流使得激光在大气中的传播路径发生扭曲和偏转，造 成光接收端光束像点偏移，影响通信质量。(3) 在某些场合，如无线光通信系统在直线轨道上运动，轨道的不平整造成光束 的偏转引起光束像点偏移，对光通信性能影响很大。图2示出了上述各种情况下所造成的振动对光束的影响。当入射光束(21)的偏移角度为ct时，经过会聚透镜(22)后的聚焦光束(23)的焦点偏 移量s为s = a/其中/是会聚透镜(22)的焦距。如果焦点处光探测元件的直径为d，那么其与焦点偏移量s的关系为只有焦点偏移量控制在此范围内，才能保证通信的畅通。在实际通信中，振动往 往比想象的更加剧烈，导致焦点偏移量偏出常规光探测元件的直径。目前，常用的光探测元件主要有PIN光电管、光电池等，但是高灵敏度的电类光 探测器价格昂贵，且接收面积小，不能满足数据高速传输的需要；普通光纤直径小， 也不能解决焦点偏移的问题。因此需要一种更加可靠的方法来改进接收效果，使数据 传输顺利完成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能提高光接收能力且稳定可靠的、能在无线光通信系 统静止或直线运动状态下进行高速数据传输的无线光通信接收天线。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种无线光通信接收天线，包括一个聚焦透镜和一根光纤，其特征在于所述的光 纤与一个光锥的锥尖端相连接，所述的聚焦透镜安置在所述光锥的大端面的前方，而 使光锥的大端面位于聚焦透镜的焦距之内，使入射到光锥大端面的光束在光锥内部聚 焦。光锥是由石英材料制成的实心锥形体，其外壁镀上一层高反射率薄膜。实心光锥 的主要功能是收集尽可能多的光能量，克服振动引起的像点偏移；内部聚焦的主要功 能是减少光束在实心光锥内的反射次数，减少光功率损耗。光纤可以是普通单/多模光纤，也可以是大直径大数值孔径的多模光纤。光纤的 一端通过光纤活动连接器与实心光锥的锥尖端连接，且实心光锥的锥尖端直径不大于 光纤直径；另一端预置FC/PC或SC/PC或ST/PC等各种型号的光纤活动连接器，以 便和后续的光信号处理设备进行连接。光纤用以提高数据传输速率，增大数据传输容 量，提高信噪比。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点-1、采用实心光锥进行光束的内部聚焦，能扩大接收范围，收集尽可能多的光能 量，克服振动引起的像点偏移；2、采用会聚透镜、实心光锥、光纤组成了一种简单 易行的接收装置，增强了系统的抗振动性和稳定性；3、采用光纤作为光探测元件， 提高了数据的传输速率，且抗电磁干扰，能实现数据传输的高速无线光通信；4、光 纤一端与实心光锥的锥尖端连接，另一端预置FC/PC或SC/PC或ST/PC等各种型号4的光纤活动连接器，可以和后续的光信号处理设备连接，增加了系统的可扩展性。因 此，本专利技术结构简单、抗振动干扰能力强、灵敏度高、制造容易、成本低、无需复杂 的机械装置，适用于静止或直线运动状态下无线光通信中连续的实时高速信息传输。 附图说明图l是本专利技术的结构示意图。图2是光束偏移示意图。具体实施方式本专利技术的一个优选实施例结合附图说明如下参见图1，本无线光通信接收天线包含有聚焦透镜(ll)、实心光锥(12)、光纤(13)。 根据聚焦透镜(ll)的直径、焦距来确定实心光锥(12)的长度和大端面直径，实心光锥 (12)的锥尖端直径与光纤(13)直径相匹配，以减小连接损耗；光纤(13)—端与实心光锥 (12)的锥尖端通过光纤活动连接器(15)连接，另一端预置FC/PC型号的光纤活动连接 器(16)，可以和后续的光信号处理设备连接；光纤(13)的直径和数值孔径由实心光锥 (12)的锥尖端直径和整个实心光锥(12)的长度决定。实心光锥(12)的材料采用石英材料 制作，外部镀上高反射率薄膜(M)，外部加上保护套，防止外力损伤。将聚焦透镜(ll)、实心光锥(12)和光纤(13)组合后，用单色可见标准光源校准后进 行机械组合，三者的光轴线重合，使实心光锥(12)的大端面位于会聚透镜(11)焦距之 内；调节聚焦透镜(11)和实心光锥(12)大端面之间的距离，使入射光束(17)经过聚焦透 镜(11)后的聚焦光束(18)在实心光锥(12)内部聚焦，光纤(13)输出功率最大。权利要求1. 一种无线光通信接收天线，包括一个聚焦透镜(11)和一根光纤(13)，其特征在于所述的光纤(13)与一个光锥(12)的锥尖端相连接，所述的聚焦透镜(11)安置在所述光锥(12)的大端面的前方，而使光锥(12)的大端面位于聚焦透镜(11)的焦距之内，使入射到光锥(12)大端面的光束在光锥(12)内部聚焦；2. 根据权利要求1所述的无线光通信接收天线，其特征在于所述的光锥(12)是由 石英材料制成的实心锥形体，其锥形外壁镀上一层高反射薄膜(14)。3. 根据权利要求1或2所述的无线光通信接收天线，其特征在于所述的光锥(12) 的锥尖端的直径不大于所述光纤(13)的直径，通过一个光纤活动连接器(15) 实现相互连接。4. 根据权利要求1所述的无线光通信接收天线，其特征在于所述的光纤(13)为普 通的单/多模光纤，或大直径大数值孔径的多模光纤。5. 根据权利要求1所述的无线光通信接收天线，其特征在于所述的光纤(13)的外 端预置一个光纤活动连接器(16)，该光纤活动连接器(16)为FC/PC、或SC/PC、 或ST/PC就纤活动连接器。全文摘要本专利技术涉及一种无线光通信接收天线。它包括一个聚焦透镜和一根光纤，光纤与一个光锥的锥尖端相连接，聚焦透镜安置在光锥的大端面的前方，而使光锥的大端面位于聚焦透镜的焦距之内，使入射到光锥大端面的光束在光锥内部聚焦。本专利技术能扩大接收范围，克服采束偏移，增强系统的抗振性和稳定性，提高传输速率和抗干扰能力。本专利技术结构简单，制造容易，成本低，适用于静止或直线运动状态下无线光通信中连续的实时高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线光通信接收天线，包括一个聚焦透镜（１１）和一根光纤（１３），其特征在于所述的光纤（１３）与一个光锥（１２）的锥尖端相连接，所述的聚焦透镜（１１）安置在所述光锥（１２）的大端面的前方，而使光锥（１２）的大端面位于聚焦透镜（１１）的焦距之内，使入射到光锥（１２）大端面的光束在光锥（１２）内部聚焦。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王廷云，陈振宜，庞拂飞，付兴虎，俞起帆，郭强，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]