发散光束通信系统技术方案

提供了一种设备，该设备包括：调制器；以及光发送器，该光发送器耦接至调制器并且被配置为发出该调制器要用数据进行调制的光束。光发送器因此可以被配置为发出承载该数据并且没有人为限制的光束以用于由光接收器接收，该光接收器被配置为从所述光束中检测并恢复所述数据。光发送器可以被配置为按大于0.1度的发散角并且按小于0.05％的光子效率发出光束。光子效率可以使可由光接收器检测的光束的光子的数目与由光发送器发出的光束的光子的数目联系起来。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般地涉及光通信，并且具体地涉及发散光束(diverged-beam)光通信。
技术介绍
使用激光器的自由空间光(FSO)通信的概念追溯到激光器的专利技术。然而，生成并对高功率激光器进行调制的困难已限制了FSO到使用紧密准直光束的视线系统的使用。具有发散光脉冲的非常低功率且低调制速率已被用在诸如电视和其它器具的遥控器的几个壁龛应用中。甚至在当在组件和系统方面做出了数十亿美元的投资时的二十世纪90年代晚期和二十一世纪早期的电信繁荣期间，FSO系统也未超越视线配置中的准直光束。存在出售FSO视线系统的数个现有公司，但是这些系统要求精确对准和熟练安装。这些系统成本起价约为每链路US$10,000，并且每年发货仅几千个系统。因此，将期望具有考虑到并解决以上所讨论的问题中的至少一些以及可能其它问题的系统和方法。
技术实现思路
本公开一般地涉及FSO通信尤其是分散光束FSO通信的系统和方法。两个融合趋势已导致本公开的系统和方法示例性实施方式。首先是特别由家用电器和移动装置对带宽的使用和需求的指数上升。视频到住宅和移动装置的实时递送要求大量的带宽，并且这将随着4K视频、视频会议、空中(OTT)服务和其它用途而增加。至今这种需要一直通过电缆、数字订户线路(DSL)、光纤到家(FTTH)以及移动蜂窝无线电技术来满足。但是可用带宽开始在除FTTH之外的所有情况下短缺，FTTH太昂贵而无法部署到每个住宅和建筑物。第二趋势是由于技术发展以及光子组件在所有类型的应用中的增加使用而导致的激光器和检测器组件的成本的减小。组件的进步以及对带宽的市场需要的急剧增加为本公开的示例性实施方式的系统和方法提供了舞台。示例性实施例的FSO系统的起始点是光子产生和检测在摩尔定律型曲线上的前提。激光器输出功率以及检测器阵列尺寸和灵敏度在增加，同时成本在减小。所有先前的基于激光器的FSO系统是基于具有发送器和接收器两者的窄发散和紧密角(tightangular)跟踪的准直光束。相比之下，对于示例性实施例的系统，能够在一系列角度之上广播便宜的光子并且大的检测器能够接受导致发送器与接收器之间的增加角容差的一系列角度。发送器与接收器之间的多个光束路径减少诸如雨、雾和雪的天气的影响。因为信息的每个比特要求一些数目的光子，所以便宜的光子导致较便宜的比特，这进而导致更能负担得起的更高比特率系统。足够便宜的光子导致非视线(NLOS)系统，其中由发送器发出的光子中的仅一小部分到达接收器，同时仍然足以实现非常高的比特率。光频率意味着存在可用于由系统使用的数兆兆位的带宽。该系统能够通过对发散激光束FSO通信的创新来解决最后一英里和移动带宽市场需要。本公开因此包括但不限于以下示例性实施例：示例性实施例1：一种设备，该设备包括：调制器；以及光发送器，该光发送器耦接至所述调制器并且被配置为发出所述调制器要用数据进行调制的光束，所述光发送器因此被配置为发出承载所述数据并且没有人为限制(例如，在自由空间中)的所述光束以用于由光接收器接收，该光接收器被配置为从所述光束中检测并恢复所述数据，其中所述光发送器被配置为按大于0.1度的发散角并且按小于0.05％的光子效率发出所述光束，所述光子效率使由所述光接收器可检测的所述光束的光子的数目与由所述光发送器发出的所述光束的光子的数目联系起来。示例性实施例2：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器被配置为发出所述光束包括：被配置为发出指向反射器的入射光束以通过所述入射光束的反射来产生反射光束，所述光发送器被配置为为了由所述光接收器接收所述反射光束而发出所述入射光束。示例性实施例3：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器包括被配置为发出所述光束的发射器的阵列，所述阵列具有比在所述光发送器处的所述光束的光斑尺寸大的尺寸。示例性实施例4：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器还包括光学器件，通过该光学器件所述发射器的阵列被配置为发出所述光束，所述阵列的所述发射器被配置为发出相应的准直光束但是由于所述阵列的空间范围而具有不同的角度，所述阵列因此被配置为产生由所述相应的准直光束组成并且其发散角通过所述阵列的尺寸和所述光学器件的焦距来设置的所述光束。示例性实施例5：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器还包括光学器件，通过该光学器件，所述发射器的阵列被配置为发出所述光束，所述阵列远离所述光学器件的焦点，所述阵列的所述发射器被配置为发出相应的发散光束，所述阵列因此被配置为产生由所述相应的发散光束组成并且其发散角通过所述阵列的尺寸以及由于所述阵列远离所述光学器件的焦点的情形而导致的失焦的程度来设置的所述光束。示例性实施例6：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器被配置为执行复用以为多个光接收器服务。示例性实施例7：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光发送器被配置为发出具有可调节焦点或散光的所述光束，所述可调节焦点使得能实现对所述光束在离所述光发送器的给定距离处的直径的调节，并且所述散光使所述光束具有不同的垂直和水平发散。示例性实施例8：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述设备还被配置为发送用于所述光发送器和光接收器的定向的心跳信号，所述心跳信号被调制以承载或者指示所述光发送器的位置，或者发送用于使所述光接收器将其位置或其位置的指示返回给所述光发送器的信号。示例性实施例9：一种设备，该设备包括：解调器；以及光接收器，该光接收器耦接至所述解调器并且被配置为检测承载所述解调器要恢复的数据的光束，所述光接收器被配置为检测从光发送器发出并且没有人为限制的所述光束，该光发送器被配置为发出用所述数据调制的所述光束，其中所述光接收器被配置为检测按大于0.1度的发散角并且按小于0.05％的光子效率发出的所述光束，所述光子效率使由所述光接收器可检测的所述光束的光子的数目与由所述光发送器发出的所述光束的光子的数目联系起来。示例性实施例10：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光接收器被配置为至少在所述光接收器不具有到所述光发送器的视线的一些实例中检测所述光束。示例性实施例11：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述设备包含包括所述光接收器的光接收器的阵列，或者所述光接收器包括被配置为检测所述光束的检测器的阵列，并且其中所述光接收器的阵列的光接收器或所述检测器的阵列的检测器被配置为基于它们相对于所述光发送器的定向(例如，对准)而选择性地激活和停用(例如，接通和断开)。示例性实施例12：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光束包括入射光束以及通过所述入射光束的反射产生的反射光束，所述光接收器在至少一个实例中被配置为优先地检测所述反射光束，并且避免所述入射光束的直接检测。示例性实施例13：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所述光接收器包括被配置为检测所述光束的检测器的阵列，所述阵列具有比在所述光发送器处的所述光束的光斑尺寸大的尺寸。示例性实施例14：根据任何前述或后续示例性实施例或其组合所述的设备，其中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，该设备包括：调制器；以及光发送器，该光发送器耦接至所述调制器并且被配置为发出所述调制器要用数据进行调制的光束，所述光发送器因此被配置为发出承载所述数据并且没有人为限制的所述光束以用于由光接收器接收，该光接收器被配置为从所述光束中检测并恢复所述数据，其中所述光发送器被配置为按大于0.1度的发散角并且按小于0.05％的光子效率发出所述光束，所述光子效率将可由所述光接收器检测的所述光束的光子的数目与由所述光发送器发出的所述光束的光子的数目联系起来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.10 US 61/925,8891.一种设备，该设备包括：调制器；以及光发送器，该光发送器耦接至所述调制器并且被配置为发出所述调制器要用数据进行调制的光束，所述光发送器因此被配置为发出承载所述数据并且没有人为限制的所述光束以用于由光接收器接收，该光接收器被配置为从所述光束中检测并恢复所述数据，其中所述光发送器被配置为按大于0.1度的发散角并且按小于0.05％的光子效率发出所述光束，所述光子效率将可由所述光接收器检测的所述光束的光子的数目与由所述光发送器发出的所述光束的光子的数目联系起来。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光发送器被配置为发出所述光束包括被配置为发出指向反射器的入射光束以通过所述入射光束的反射来产生反射光束，所述光发送器被配置为为了由所述光接收器接收所述反射光束而发出所述入射光束。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述光发送器包括被配置为发出所述光束的发射器的阵列，所述阵列的尺寸大于在所述光发送器处的所述光束的光斑尺寸。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述光发送器还包括光学器件，通过该光学器件，发射器的阵列被配置为发出所述光束，所述阵列的所述发射器被配置为发出相应的准直光束但是由于所述阵列的空间范围而具有不同的角度，所述阵列由此被配置为产生由所述相应的准直光束组成并且其发散角是通过所述阵列的尺寸和所述光学器件的焦距来设置的所述光束。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述光发送器还包括光学器件，通过该光学器件，所述发射器的阵列被配置为发出所述光束，所述阵列远离所述光学器件的焦点，所述阵列的所述发射器被配置为发出相应的发散光束，所述阵列由此被配置为产生由所述相应的发散光束组成的所述光束，并且其发散角是通过所述阵列的尺寸以及由于所述阵列远离所述光学器件的焦点的情形而导致的失焦的程度来设置的。6.根据权利要求3所述的设备，其中所述光发送器被配置为执行复用以为多个光接收器服务。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述光发送器被配置发出具有可调节焦点或散光的所述光束，所述可调节焦点使得能实现对所述光束在离所述光发送器的给定距离处的直径的调节，并且所述散光使所述光束具有不同的垂直和水平发散。8.根据权利要求1所述的设备，该设备还被配置为发送用于所述光发送器和光接收器的定向的心跳信号，所述心跳信号被调制以承载或者指示所述光发送器的位置，或者发送用于使所述光接收器将其位置或其位置的指示返回给所述光发送器的信号。9.一种设备，该设备包括：解调器；以及光接收器，该光接收器耦接至所述解调器并且被配置为检测承载所述解调器要恢复的数据的光束，所述光接收器被配置为检测从光发送器发出并且没有人为限制的所述光束，该光发送器被配置为发出用所述数据调制的所述光束，其中所述光接收器被配置为检测以大于0.1度的发散角并且以小于0.05％的光子效率发出的所述光束，所述光子效率将所述光接收器可检测的所述光束的光子的数目与由所述光发送器发出的所述光束的光子的数目联系起来。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述光接收器被配置为至少在所述光接收器不具有到所述光发送器的视线的一些实例中检测所述光束。11.根据权利要求9所述的设备，该设备包括具有所述光接收器的光接收器的阵列，或者所述光接收器包括被配置为检测所述光束的检测器的阵列，并且其中所述光接收器的阵列的光接收器或所述检测器的阵列的检测器被配置为基于它们相对于所述光发送器的定向而选择性地激活和停用。12.根据权利要求9所述的设备，其中所述光束包括入射光束以及通过所述入射光束的反射产生的反射光束，所述光接收器在至少一个实例中被配置为优先地检测所述反射光束，并且避免所述入射光束的直接检测。13.根据权利要求9所述的设备，其中所述光接收器包括被配置为检测所...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR帕尔默，AE奥萨德津斯基，WJ布朗，
申请(专利权)人：八河流资产有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US