多光束自由空间光学端点制造技术

自由空间光通信(FSO)是一种利用光频率的无线技术。先前可用的FSO收发器由于用于发送数据的激光的高指向性而被局限于点到点链路。相反，这里公开的各种实施方式包括一种多光束FSO装置，该多光束FSO装置不太依赖于点到点链路并且包括镜头组件和光通信器件的平面阵列。镜头组件包括被成形为将基本在第一角度范围内接收到的入射光引导向聚光平面并且将离开聚光平面的出射光引导到第一角度范围内的至少一个表面。平面矩阵包括与镜头组件的聚焦平面相关联地布置的多个光通信器件，其中该多个光通信器件中的每个光通信器件表征多个光通信链路端点中的至少一个。

Multi beam free space optical endpoint

Free space optical communication (FSO) is a kind of wireless technology using optical frequency. Previously available FSO transceivers are limited to point to point links due to the high directivity of the laser used to transmit data. In contrast, various embodiments disclosed herein include a multi beam FSO device that is less dependent on a point-to-point link and includes a planar array of a lens assembly and an optical communication device. The lens assembly includes at least one surface that is formed to guide the incident light received in a first angular range to the focal plane and guide the exit light out of the focal plane to the first angular range. The plane of the matrix comprises a focusing lens assembly plane and a plurality of optical communication devices associated with the arrangement, wherein each of the plurality of optical communication devices and characterization of optical communication devices in a plurality of optical communication link endpoint in at least one.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2013年12月3日递交的美国专利申请No.14/095,247的权益。
本公开涉及数据通信，尤其涉及使能多光束自由空间光学端点的系统、方法、和装置。
技术介绍
数据网络的不断发展包括改善对于可用带宽的无线接入。无线接入例如，使能移动通信和运营商维护的物理网络基础架构资产的更集中的管理。使用射频(RF)技术(例如，蜂窝网络、WiFi)的无线数据网络通常在所定义的频谱频带内是带宽受限的。在相对于接入点(例如，蜂窝基站)管理的带宽分配具有高集中度的客户端设备的区域中，每个客户端设备可以被限制到数千比特(kb)的数据吞吐量。另外，为蜂窝数据流量指定的频谱带一般被特许给运营商，而运营商将特许费用传递给订户。自由空间光通信(FSO)是利用光频率的无线技术。FSO数据链路可以比RF数据链路提供更大数量级的带宽。但是，以前可用的FSO收发器由于用于发送数据的光束的高指向性而被限制到点到点链路。相应地，以前可用的FSO数据链路包括处于点到点链路每端的离散FSO收发器。为了增加单个FSO收发器可以服务的数据链路的数目提出了扫描系统，该扫描系统包括机械地改变收发器瞄准以及使用主动光束偏转器来追踪运动的客户端，和/或系统地连接到它们视野中的一系列的多个客户端。但是，以前可用的FSO收发器非常大并且依赖于精确的瞄准，所以扫描系统非常昂贵、精细、慢速、麻烦、机械复杂、以及耗电。替代地，以前可用的多光束FSO端点组件包括与离散FSO收发器阵列嵌在一起的弯曲面。每个FSO收发器覆盖从弯曲面上的相应点散发出来的空间立体角。这样的组件非常巨大和昂贵，难以组装和修理，并且难以对准从而使得各个光束被从弯曲面上的期望点发送或者接收。鉴于上述问题，使用以前可用的多光束FSO收发器的FSO网络的可扩展性非常有限。附图说明参考一些说明性实施方式的多个方面可以做出更多详细描述，从而使得本领域普通技术人员可以理解本公开，其中，一些说明性实施方式的某些方面在附图中被示出。图1是根据一些实施方式的自由空间光学(FSO)数据通信环境的框图。图2是根据一些实施方式的多光束FSO装置的截面图。图3是根据一些实施方式的多光束FSO装置中包括的光通信器件的平面阵列的平面图。图4是根据一些实施方式的多光束FSO装置中包括的通信电子器件的配置的框图。图5是根据一些实施方式的另一多光束FSO装置的截面图。图6是根据一些实施方式的使用多光束FSO装置接收光数据信号的方法的流程图。图7是根据一些实施方式的使用多光束FSO装置发送光数据信号的方法的流程图。图8是根据一些实施方式的多光束FSO系统的框图。根据惯例，附图中示出的各种特征并不是按比例描画的，因为各种特征的尺寸可以为了清楚被任意放大或者缩小。另外，附图没有描绘出说明书中收录的给定系统、方法、或者装置的所有方面和/或变体。最后，贯穿附图，相似的参考标号被用来表示相同的特征。具体实施方式这里描述了很多细节，以提供对于附图中示出的说明性实施方式的透彻理解。但是，附图仅示出了本公开的某些示例方面，因此不应该被看作限制性的。本领域普通技术人员从本公开将明白的是，其他有效方面和/或变形不包括这里描述的所有具体细节。另外，公知的系统、方法、部件、器件、以及电路没有被穷尽详细地描述，以避免不必要地模糊这里描述的实施方式的更为相关的方面。概述先前可用的自由空间光学(FSO)收发器由于用于发送数据的光束的高指向性，而被限制到点到点链路。相反，这里公开的各种实施方式包括一种多光束FSO装置，该多光束FSO装置可以同时在一个或多个点到点链路上操作，并且可以包括镜头组件和光通信器件的平面阵列。镜头组件包括至少一个这样的表面，该表面被成形为将基本在第一角度范围内接收到的入射光引导向聚焦平面并且将离开聚焦平面的出射光引导到第一角度范围中。平面阵列包括与镜头组件相关联地布置的多个光通信器件，其中多个光通信器件中的每个光通信器件表征多个光通信链路端点中的至少一个光通信链路端点。图1是根据一些实施方式的FSO数据通信环境100的框图。尽管示出了相关特征，但是本领域普通技术人员将从本公开明白的是，为了简洁、以及不模糊这里公开的示例实施方式的更为相关的方面，没有示出各种其他特征。为此，作为非限制性示例，FSO数据通信环境100包括多个客户端设备141-1、141-2、141-3、…、141-n、多光束FSO端点130、网关节点120、以及网络110。网关节点120将多光束FSO端点130耦合到网络110。为了简洁和方便，图1示出了与单个多光束FSO端点结合在一起的单个网关节点。本领域普通技术人员将明白的是，在各种实施方式中，任意数目的网关节点可以分别通信地耦合到任意数目的多光束FSO端点，以建立FSO数据通信环境的至少一部分。另外，在各种实施方式中，网关节点120向多光束FSO端点130提供对于包括RF无线网络、光缆网络、有线网络、局域网(LAN)、和/或广域网(例如，内联网、外联网、虚拟专用网、或者互联网)在内的多个通信网络中的任意一个的接入。另外和/或替代地，在一些实施方式中，多个网关节点被提供给多光束FSO端点，并且每个网关节点为多光束FSO端点提供对于相应的通信网络和/或服务的接入。在一些实施方式中，网关节点120被与多光束FSO端点130集成在一起。在一些实施方式中，网关节点120包括一个或多个计算和/或路由设备，这些计算和/或路由设备基于与特定部署有关的运算和资源分配因素而被分布开来或者处于相同的位置。如图1中所示，多光束FSO端点130包括控制和接口模块131、光通信器件的平面阵列132、以及镜头组件133。如下面参考图2和图3更详细地描述的，多光束FSO端点130在某角度范围135中通过多个光束数据信道。每个光束数据信道使能与多个客户端设备141-1、141-2、141-3、…、141-n中的一个或多个客户端设备的自由空间光通信。每个光束数据信道具有镜头组件133上的相应角度部分，光束数据信道从该角度部分被引导至或者引导离开光通信器件的平面矩阵132。更具体地，镜头组件133包括至少一个这样的平面，该平面被成形为将基本在角度范围135中接收到的入射光引导向光通信器件的平面矩阵132、以及将离开光通信器件的平面矩阵的出射光朝向一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：镜头组件，包括被成形为将基本在第一角度范围内接收到的入射光引导向聚焦平面并且将离开所述聚焦平面的出射光引导到所述第一角度范围内的至少一个表面；以及平面阵列，包括与所述镜头组件的聚焦平面相关联地布置的多个光通信器件，其中，所述多个光通信器件中的每个光通信器件表征多个光通信链路端点中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.03 US 14/095,2471.一种装置，包括：
镜头组件，包括被成形为将基本在第一角度范围内接收到的入射光引
导向聚焦平面并且将离开所述聚焦平面的出射光引导到所述第一角度范围
内的至少一个表面；以及
平面阵列，包括与所述镜头组件的聚焦平面相关联地布置的多个光通
信器件，其中，所述多个光通信器件中的每个光通信器件表征多个光通信
链路端点中的至少一个。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一角度范围包括横跨至少
一个维度的10到200度之间的范围。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述镜头组件将在所述第一角度
范围中的相应部分内接收到的入射光束引导到所述聚焦平面上与所述多个
光通信器件中的至少一个光通信器件相关联的对应区域，并且将离开所述
多个光通信器件中的所述至少一个光通信器件的出射光束引导到所述第一
角度范围中对应的相应部分中。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述第一角度范围中的每个相应
部分和所述聚焦平面上对应的相应区域表征与所述多个光通信链路端点中
的至少一个光通信链路端点相关联的相应光通信链路的至少一部分。
5.如权利要求1所述的装置，还包括过滤器，该过滤器被配置为执行
以下处理中的至少一项：减少反射回所述聚焦平面的出射光的数量、基本
排除环境光、以及调节被引导到所述多个光探测器的入射光。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述过滤器具有以下各项特征中
的至少一项：被配置为影响波束形成、波长敏感、抗反射、包括四分之一
波片、以及所述镜头组件的所述至少一个表面上的涂层。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述多个光通信器件包括多个光
传输器件，其中，所述多个光传输器件中的每个光传输器件能够被控制为
调制相应的出射光束以在占据所述第一角度范围中的特定部分的对应光通
信链路上包括传输数据。
8.如权利要求7所述的装置，还包括第一基底，其中所述多个光传输
器件被制造在所述第一基底上。
9.如权利要求8所述的装置，还包括第二基底，该第二基底包括多个
光探测器，并且其中所述第一基底被打孔以包括穿孔，所述穿孔允许多个
入射光束通过所述穿孔到达所述第二基底上的多个光探测器，并且所述第
一基底适用于光传输器件制造。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述多个光传输器件和所述多
个光探测器被布置为多个器件群组，其中所述多个器件群组中的每个器件
群组包括所述多个光传输器件和所述多个光探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·卡尔文·拜尔斯，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US