用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法，该光学系统包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。本发明专利技术能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题，方便广大乘客。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线光通信
，尤其涉及一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法。
技术介绍
随着信息化社会的到来，通信技术也得到了日新月异的发展，一种崭新的无线通信技术（FreeSpaceOptical，FSO）—自由空间光通信正在悄然兴起。无线光通信是利用激光作为载体传输数据，以空气为介质，提供无线高速的点对点或点对多点通信的一种方式。正是由于无线光通信这一特性，因此被灵活运用于列车通信上。但在现有技术中，列车高速运行（时速大于300km/h）时，列车内的移动网络很不稳定，基本无法使用。这对于在高速运行的列车上使用智能终端来上网的乘客来说，这种情况下基本上无法上网。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其处理方法，能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器按次序排列于水平方向上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器按次序排序于竖直方向上，所述二色镜与水平方向呈45°角。所述第一聚焦透镜将准直入射光聚焦到所述第一准直透镜，并将第一准直透镜发射过来的出射光转变为平行光。入射光以45°的入射角入射至所述二色镜上，所述二色镜将入射光分成两束相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器；出射光以45°的入射角入射至所述二色镜上，所述二色镜将出射光分成两束相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜。本专利技术还提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的方法，包括同时进行的接收入射光过程和发射出射光过程：接收入射光过程：采用第一聚焦镜将入射的准直光聚焦至第一准直透镜，所述第一准直透镜将聚焦光转变成平行光输出至二色镜，之后再将光传输给带通滤光器进行过滤处理，过滤后的光经第二聚焦透镜聚焦后，入射至APD探测器，所述APD探测器将探测的信号传输给光电处理模块；发射出射光过程：激光器驱动模块驱动激光器发射出射光，第二准直透镜将出射光转变为准直光后射到二色镜折射上，二色镜将光送入至第一准直透镜，第一准直透镜将出射光聚焦后送给第一聚焦透镜，第一聚焦透镜将聚焦光变成小发散角的准直光，并发送出去。所述入射光以45°的入射角入射到二色镜上，所述出射光以45°的入射角入射到二色镜上。所述二色镜将入射光分成两束相互垂直的光，并将一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器；所述二色镜将出射光分成两束相互垂直的光，并将一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜。采用上述方案，本专利技术的用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法，能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题，方便广大乘客。附图说明图1为本专利技术用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进行详细说明。高速运动的列车通信采用自动跟踪技术，信号光束随着列车的运动在不断进行调整。在自动跟踪FSO设备中存在两种光源，一种是同时收发的信号光，一种是只发送的信标光，信号光和信标光的处理方法不同。请参阅图1，本专利技术提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，包括：第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、第二准直透镜5、激光器6、激光器驱动模块7、带通滤光器8、第二聚焦透镜9、APD探测器10以及光电处理模块11。所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、第二准直透镜5、激光器6、带通滤光器8、第二聚焦透镜9及APD探测器10呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、带通滤光器8、第二聚焦透镜9以及APD探测器10依次排列于X轴上，所述二色镜4、第二准直透镜5以及激光器6依次排列于Y轴上，所述激光器6与所述激光器驱动模块7连接，所述APD探测器10与所述光电处理模块11连接。优选的，所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、带通滤光器8、第二聚焦透镜9以及APD探测器10按次序排列于水平方向上，所述二色镜4、第二准直透镜5以及激光器6按次序排序于竖直方向上，所述二色镜4与水平方向呈45°角。在FSO设备点对点通信中，只有FSO设备的入射光和出射光有一定的重合面积才能通信，在进行自动跟踪时，为保证通信，需要对入射光和出射光进行同时相同角度的调整，利用平面反射镜能实现该功能，所以在本专利技术的光学系统的前端装有一个平面发射镜即可。平面发射镜接收空间光后，将入射光进行90度变换后，以平行光形式送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将大范围的准直光聚焦到一个直径较小的第一准直透镜3上，第一准直透镜3将聚焦光变成平行光并输出给二色镜4，该平行光以45°的入射角入射至二色镜4，二色镜4直接将该平行光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，只将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器8。该平行光中可能含有一些杂光，为了保证入射光（信号光）纯净，利用一个工作波长的带通滤光器8对入射光进行过滤处理，带通滤光器8过滤后，将入射光输出至第二聚焦透镜9，第二聚焦透镜9将过滤后的入射光聚焦成一个很小的光斑，该光斑直接照射到APD（雪崩光电二极管）探测器10的光敏面上，与所述APD探测器10连接的光电处理模块11对该APD探测器10的电信号进行后续处理，从而完成从空间接收光信号到电信号的处理过程。发送的业务信号，经过激光器驱动模块7的处理后，激光器6发出点光源形成出射光，该出射光经过第二准直透镜5，将点光源的发散光变成准直光，并以45°的入射角入射至二色镜4上，二色镜4直接将该准直光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜3，但该光相对水平方向是平行的，该平行光送入至第一准直透镜3，第一准直透镜3将该准直光聚焦后送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将聚焦光变成小发散角的准直光，该准直光再由平面反射镜发向空间，从而完成了从业务电信号到空间光信号的发送处理过程。本专利技术提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，即使在高速运行的列车也可以给乘客提供稳定的网络，方便广大乘客。请参阅图1，本专利技术还提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的方法，包括同时进行的接收入射光过程和发射出射光过程：接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。2.根据权利要求1所述的用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器按次序排列于水平方向上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器按次序排序于竖直方向上，所述二色镜与水平方向呈45°角。3.根据权利要求1所述的用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜将入射的准直光聚焦到所述第一准直透镜，并将第一准直透镜发射过来的出射光转变为准直光。4.根据权利要求2所述的用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，入射光以45°的入射角入射至所述二色镜上，所述二色镜将入射光分成两束相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器；出射光以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建军，
申请(专利权)人：深圳市新岸通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44