光学无线单元、无线光通信控制单元及无线光通信方法技术

一种光学无线单元，包括：光循环器，由光循环器的第一端口接收光信号；光准直器，耦接于光循环器的第二端口，接收光信号传送至空气中，形成第一自由空间无线光信号；透镜，耦接于光准直器与光循环器的第三端口，透镜接收第二自由空间无线光信号并聚焦到光准直器；第一自由空间无线光信号的波长为λ

Optical wireless unit, wireless optical communication control unit and wireless optical communication method

【技术实现步骤摘要】
光学无线单元、无线光通信控制单元及无线光通信方法
本公开是有关于一种基于自由空间无线光通信的光学无线单元与方法。
技术介绍
现今大容量的宽带接入网络技术，使用被动式光纤网络(PassiveOpticalNetwork,PON)架构作骨干网络。但使用传统的被动式光纤网络架构会因在不同的地理条件的限制之下，因环境不便性以致光纤无法链接的窘境；比如于移动载具上进行上下传输通信，例如在高速铁路或铁道沿线，这些情况会造成被动式光纤网络建置困难及造价昂贵。再者，传统上每个地面基站(GroundStation)即为被动式光纤网络的末端，信号光电转换后由传输天线与载具进行无线通信，此设计不但会增加系统成本，并且还会提升系统传输的复杂度。因此，如何降低被动式光纤网络建置困难和造价成本，与减低被动式光纤网络系统末端成本和系统传输复杂度，是本领域人员所需关注的。
技术实现思路
本公开提供一种光学无线单元，包括：光循环器，由光循环器的第一端口接收光信号；光准直器，耦接于该光循环器的第二端口，接收光信号传送至空气中，形成第一自由空间无线光信号；透镜，耦接于光准直器与光循环器的第三端口，透镜接收第二自由空间无线光信号并聚焦到光准直器；第一自由空间无线光信号的波长为λ0，第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数。本公开提供一种自由空间无线光通信控制单元，包括：头端与至少一地面单元。头端包括：激光二极管，产生光信号；光循环器，光循环器的第一端口接收光信号；分波多任务器，耦接光循环器的第三端口，接收光循环器的第二端口的第二自由空间无线光信号。至少一地面单元包括：光循环器，光循环器的第一端口接收该光信号，光循环器的第二端口传送光信号至空气中，形成第一自由空间无线光信号；透镜，耦接于光循环器的第三端口，透镜接收第二自由空间无线光信号；第一自由空间无线光信号的波长为λ0，第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数。本公开提供一种自由空间无线光通信方法，包括：形成第一自由空间无线光信号，第一自由空间无线光信号的波长为λ0；经由光分歧器传送第一自由空间无线光信号入空气中；经由透镜接收第二自由空间无线光信号并传送到光循环器；第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数。为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1A～1B绘示一种光学无线单元的示意图。图2绘示一种自由空间无线光通信控制单元的示意图。图3绘示一种自由空间无线光通信实验架构图的示意图。图4根据本公开的实施例中绘示传输25公里光纤的自由空间无线光通信误码率与功率图的示意图。图5A根据本公开的实施例中绘示仿真的光学系统架构图的示意图。图5B根据本公开的实施例中绘示在0m至500m无线传输距离下，自由空间无线光通信光功率的功率输出的示意图。图6绘示一种自由空间无线光通信方法的方块图。图7绘示一另种自由空间无线光通信方法的示意图。图8绘示表一及表二。附图标记列表10：光学无线单元11：光循环器12：光准直器13：透镜20：远程光学无线单元24：光检测器29：激光二极管30：自由空间无线通信控制单元40：头端41：光循环器44：光检测器45：偏振控制器47：分波多任务器48：马赫曾德尔调变器49：激光二极管50：至少一地面单元51：光循环器53：透镜60：光分歧器S61、S62、S63：步骤具体实施方式图1A～1B绘示本公开光学无线单元的示意图。根据本公开的一光学无线单元实施例，图1A中的光学无线单元10，包括光循环器(OpticalCirculator,OC)11、光准直器(Collimator,COL)12与透镜(Lens)13。光学无线单元10由光循环器11的第一端口接收光信号，光信号包括自由空间无线光信号的数据，自由空间无线光信号的数据为任意电信号；光准直器12由光循环器11的第二端口接收光信号传送至空气中，形成第一自由空间无线光信号，此第一自由空间无线光信号以广播(即功率共享)方式传送；透镜13耦接于光循环器11的第三端口与光准直器12，透镜13接收第二自由空间无线光信号并聚焦到光准直器12，此第二自由空间无线光信号以分波多任务方式传送。其中，第一自由空间无线光信号的波长固定为λ0；而第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数，皆为不同光波长。第一自由空间无线光信号与第二自由空间无线光信号属C-band或L-band波段，降低行经光纤可能发生的色散现象。但本公开不限于此。本公开的光学无线单元10为双向单模传送。根据本公开的另一光学无线单元实施例，请参考图1B中的光学无线单元20，根据本公开的一光学无线单元实施例，光循环器11还包括一第四端口，耦接光检测器(Photodiode,PD)24。光检测器24接收第一自由空间无线光信号，并将第一自由空间无线光信号解调为电信号。此为一远程光学无线单元的实施例。但本公开不限于此。本公开的光学无线单元20为双向单模传送。根据本公开的一光学无线单元实施例，光学无线单元20的光循环器11的第一端口，耦接一激光二极管29，光信号包括自由空间无线光信号的数据，自由空间无线光信号的数据为任意电信号。图2绘示一种自由空间无线光通信控制单元的示意图。根据本公开的一自由空间无线光通信控制单元实施例，图2中的自由空间无线光通信控制单元30，包括头端40与至少一地面单元50。头端40包括光循环器41、激光二极管49、与分波多任务器47。激光二极管49产生光信号，但本公开不限于此；光循环器41的第一端口接收光信号；光信号包括自由空间无线光信号的数据，自由空间无线光信号的数据为任意电信号；分波多任务器47耦接光循环器41的第三端口，接收光循环器41的第二端口的第二自由空间无线光信号，第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数，λ1至λN皆为不同光波长。在一实施例中，激光二极管49耦接马赫曾德尔调变器48，马赫曾德尔调变器48(Mach-ZehnderModulator,MZM)将电信号调变于光信号中。分波多任务器47接收第二自由空间无线光信号，根据波长分配给相对应的光检测器44，光检测器44进行第二自由空间无线光信号λ1至λN的光信号接收与解调。偏振控制器(PolarizationController,PC)45用以控制光路的偏极态，使激光二极管49功率输出产生最大值。至少一地面单元50包括光循环器51与透镜53。光循环器51的第一端口接收光信号，光循环器51的第二端口传送光信号至空气中，形成第一自由空间无线光信号，此第一自由空间无线光信号以广播方式传送；透镜53耦接于光循环器51的第三端口，接收第二自由空间无线光信号，此第二自由空间无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一光学无线单元，其特征在于该光学无线单元包括：/n光循环器，该光循环器由第一端口接收光信号；/n光准直器，耦接于该光循环器的第二端口，接收光信号传送至空气中，形成第一自由空间无线光信号；以及/n透镜，耦接于该光循环器的第三端口与该光准直器，该透镜接收第二自由空间无线光信号并聚焦到该光准直器；/n该第一自由空间无线光信号的波长为λ

【技术特征摘要】
20181109 TW 1071399581.一光学无线单元，其特征在于该光学无线单元包括：
光循环器，该光循环器由第一端口接收光信号；
光准直器，耦接于该光循环器的第二端口，接收光信号传送至空气中，形成第一自由空间无线光信号；以及
透镜，耦接于该光循环器的第三端口与该光准直器，该透镜接收第二自由空间无线光信号并聚焦到该光准直器；
该第一自由空间无线光信号的波长为λ0，该第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数。


2.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该光循环器还包括第四端口，耦接光检测器。


3.如权利要求2所述的光学无线单元，其中该光检测器接收该第一自由空间无线光信号，并将该第一自由空间无线光信号解调为电信号。


4.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该第二自由空间无线光信号以分波多任务方式传送。


5.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该第一自由空间无线光信号以广播方式传送。


6.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该第一自由空间无线光信号与该第二自由空间无线光信号属C-band或L-band波段。


7.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该光信号包括自由空间无线光信号的数据，为任意电信号。


8.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该光学无线单元为双向单模传送。


9.如权利要求1所述的光学无线单元，其中该波长λ1至λN，皆为不同光波长。


10.一自由空间无线光通信控制单元，其特征在于该自由空间无线光通信控制单元包括：
头端，包括：
激光二极管，产生光信号；
光循环器，该光循环器的第一端口接收该光信号；
分波多任务器，耦接该光循环器的第三端口，接收该光循环器的第二端口的第二自由空间无线光信号；以及
至少一地面单元，该至少一地面单元包括：
光循环器，该光循环器的第一端口接收该光信号，该光循环器的第二端口传送该光信号至空气中，形成第一自由空间无线光信号；以及
透镜，耦接于该光循环器的第三端口，该透镜接收该第二自由空间无线光信号；
其中，该第一自由空间无线光信号的波长为λ0，该第二自由空间无线光信号的波长为λN，其中，N为正整数。


11.如权利要求10所述的自由空间无线光通信控制单元，其中该激光二极管耦接马赫曾德尔调变器，该马赫曾德尔调变器将电信号调变于光信号中。


12.如权利要求10所述的自由空间无线光通信控制单元，还包括光分歧器，将该光信号进行功率共享的方式广播至远程光学无线单元。


13.如权利要求12所述的自由空间无线光通信控制单元，其中，该光分歧器的分歧比由该第一自由空间无线光信号与该第二自由空间无线光信号的光链路的功率预算决定。


14.如权利要求12所述的自由空间无线光通信控制单元，其中，该分歧比决定该至少一地面单元的数量。


15.如权利要求12所述的自由空间无线光通信控制单元，其中，该分歧比决定该自由空间无线光通信控制单元的涵盖范围。


16.如权利要求12所述的自由空间无线光通信控制单元，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈睿彬，叶建宏，曾铭健，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71