基于无源光网络的自由空间光通信装置制造方法及图纸

针对目前自由空间光通信系统均是在ＳＤＨ体系下工作的，并不适用于ＰＯＮ宽带接入网技术的现状，本装置公开了一种基于ＰＯＮ技术的自由空间光通信装置，共包括以下７个部分：ＰＯＮ接口模块、光发射模块、光发射天线、光接收天线、光接收模块、系统控制模块、以及对准模块组成。光发射、光接收模块均采用不同波长的红外激光，分别为８５０ｎｍ和８２０ｎｍ不同波长的光，增强系统的抗干扰性与稳定性。光发射、光接收模块采用四束光发送和接收，在接收通道应用相应的窄带干涉滤光片、并采用双头脉冲间隔调制驱动电路驱动激光器，增强装置对恶劣天气的抗干扰效果，可以较好的应用于我国ＰＯＮ宽带接入网的无线通信中。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本装置涉及的
为无源光网络(PON)领域和自由空间光通信领域，特别是 一种基于无源光网络的自由空间光通信装置，一种光发射模块以及一种基于无源光网络的 自由空间光通信方法。
技术介绍
自由空间光通信(Free Space Optical Communication，简称FS0)，也称为无线激 光通信，是一种通过激光在大气信道中实现点对点、点对多点或多点对多点间语音、数据、 图像信息的双向通信技术。广义的自由空间光通信系统包括星际间的通信和大气间的通 信，狭义的自由空间光通信系统就是指大气间的无线传输。作为当今十大电信热点技术之 一，FSO具有成本低廉、安装快捷、传输带宽宽、安全保密性强、协议透明、无需频谱许可证等 优点，受到越来越多的企业以及运营商的重视，将成为今后构筑电信网的一项重要技术。FSO以其独特的性质，在很多领域都能有广泛的应用，例如1.城域网的扩展，FSO可以用于扩展已有的城域网，将新的网络与骨干网相连接。2.企业、校园互连。通常局域网对传输距离要求不是太高，这时，FSO系统以其灵 活性应用于很多企业和学校，作为局域网之间的连接。3.军事应用FSO以其高保密性和安装快捷的特性广泛的应用于军事场所。4.作为光纤的补充，目前大多数电信运营商都采用两条光纤连接来保证所构建的 的商业应用网的安全，现在，运营商无需部署两条光纤链路，可以选择FSO系统作为备份光 纤的冗余链路，以节省投资。目前的FSO装置均是基于同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy SDH) 的红外传输设备。SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操 作的综合信息传送网络。面对IP化的浪潮，出现了 GP0N/EP0N等宽带接入技术，PON跟传 统SDH系统相比，传输协议完全不同，具有如下特点1.局端(即光线路终端optical line terminal 0LT)与用户(光网络单元 optical network unit 0NU)之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需 配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；2. EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具 有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；3.采用单纤波分复用技术(下行1490nm，上行1310nm)，仅需一根主干光纤和一个 0LT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多32个用户，因此可大大降 低OLT和主干光纤的成本压力；4.上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽， 上行利用时分复用(TDMA)共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方 便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；可见PON传输系统与SDH系统有着明显的区别，是两种完全不同的传输协议，原有的应用于SDH框架的FSO并不适用于PON传输协议。因此，目前的市场上的无线光传输系 统(FSO)在PON网络中无法使用，本装置正是针对这一市场空白，应用于PON接入网技术， 在最后一公里接入等领域无法铺设光缆的情况下，使用本装置实现光信号透明传输。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于无源光网络的自由空间光通信装置，包括无源光网络接口模块，用于对无源光网络输入的光信号进行处理，将所述无源光 网络输入的光信号转换为电信号；对来自光接收模块的电信号进行处理，将所述来自光接 收模块的电信号转换为光信号，并耦合入光纤，输出到无源光网络；光发射模块，用于实现电/光调制与转换，将来自无源光网络接口模块的电信号 转换成携带信息的红外信号，并通过光发射天线模块将所述红外信号辐射至自由空间进行 传输；光接收模块，用于将来自光接收天线模块的光信号转换为电信号，并将电信号传 送到无源光网络接口模块；光发射天线模块，用于将红外信号辐射至自由空间进行传播；光接收天线模块，用于对来自自由空间的红外信号进行能量聚焦，并将其发送至 光接收模块。光发射模块单元包括光源；双头脉冲间隔调制驱动电路，对无源光网络接口模块的电信号进行调制，并驱动 光源工作，使光源发射不同强度的红外激光；光分路器，用于将红外信号分成四路发射信号，并送入光发射天线模块；反馈控制回路，用于自动功率控制，使发光元件保持稳定的平均功率。所述光源采用垂直腔面发射激光器(VCSEL)，用于发射波长为820nm 850nm的红 外激光。所述双头脉冲间隔调制驱动电路，采用双头脉冲间隔调制帧对无源光网络接口模 块的电信号进行调制，其中所述双头脉冲间隔调制帧由字头与信息帧组成，字头为两种不 同宽度起始脉冲，信息帧采用两个光脉冲之间的间隔时隙数来表征信息。所述光接收模块包括光电检测器，用于将红外激光信号转换为电信号；前置放大器，用于对电信号进行初步放大；主放大器，用于对初步放大后的电信号进行进一步放大；信号处理器，用于对主放大器输出信号进行处理，还原信号。所述光电检测器为PIN光电二极管或者雪崩光电二极管(APD)。所述前置放大器为低噪声放大器，所述主放大器为功率放大器。该装置还包括系统控制模块，用于控制所述自由空间光通信装置；对准模块，用于在至少两个所述自由空间光通信装置之间进行瞄准。光发射模块和光接收模块均采用不同波长的红外激光以增强系统的抗干扰性。5光发射模块和光接收模块采用波长为850nm和820nm的红外激光。光发射模块和光接收模块均采用四束光发送和接收，在接收通道应用相应的窄带 干涉滤光片。一种光发射模块，其特征在于，包括光源；双头脉冲间隔调制驱动电路，对无源光网络接口模块的电信号进行调制，并驱动 光源工作，使光源发射不同强度的红外激光；光分路器，用于将红外信号分成四路发射信号，并送入光发射天线模块；反馈控制回路，用于自动功率控制，使发光元件保持稳定的平均功率；所述双头脉冲间隔调制驱动电路，采用双头脉冲间隔调制帧对无源光网络接口模 块的电信号进行调制，其中所述双头脉冲间隔调制帧由字头与信息帧组成，字头为两种不 同宽度起始脉冲，信息帧采用两个光脉冲之间的间隔时隙数来表征信息。—种基于无源光网络的自由空间光通信方法，其特征在于，包括在发射端，通过无源光网络的接口将来自无源光网络的信号通过无源光网络的接 口转换成电信号，该电信号中携带需传播的信息。对该电信号进行编码后，用于驱动红外激光器的发射将该电信号调制到发射的红 外激光信号上，将该红外激光信号辐射到自由空间中进行传播。在接收端，来自自由空间的红外激光信号，通过光学接收天线转换为电信号。电信号通过放大、整形、解码后，恢复信号，输入无源光网络的收发器模块，转变成 光纤信号，馈入光纤，输出到无源光网络。附图说明图1基于PON的自由空间光通信装置的应用场合图2基于PON的自由空间光通信装置的原理框图图3P0N接口模块内部工作示意图图4基于PON的自由空间光通信装置的4路发射示意图图5双头脉冲间隔调制信息帧示意图图6VCSEL及其驱动电路示意图图7APD光电检测电路图具体实施方式以下结合附图，对本装置的具体实施作详细的阐述。图1为装置的应用场合示意图，来自PON设备的信号经过接口模块的信息处理后， 转化成电信号，通过光发射模块驱动激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无源光网络的自由空间光通信装置，其特征在于，包括：　　无源光网络接口模块，用于对无源光网络输入的光信号进行处理，将所述无源光网络输入的光信号转换为电信号；对来自光接收模块的电信号进行处理，将所述来自光接收模块的电信号转换为光信号，并耦合入光纤，输出到无源光网络；　　光发射模块，用于实现电／光调制与转换，将来自无源光网络接口模块的电信号转换成携带信息的红外信号，并通过光发射天线模块将所述红外信号辐射至自由空间进行传输；　　光接收模块，用于将来自光接收天线模块的光信号转换为电信号，并将电信号传送到无源光网络接口模块；　　光发射天线模块，用于将红外信号辐射至自由空间进行传播；　　光接收天线模块，用于对来自自由空间的红外信号进行能量聚焦，并将其发送至光接收模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于无源光网络的自由空间光通信装置，其特征在于，包括无源光网络接口模块，用于对无源光网络输入的光信号进行处理，将所述无源光网络 输入的光信号转换为电信号；对来自光接收模块的电信号进行处理，将所述来自光接收模 块的电信号转换为光信号，并耦合入光纤，输出到无源光网络；光发射模块，用于实现电/光调制与转换，将来自无源光网络接口模块的电信号转换 成携带信息的红外信号，并通过光发射天线模块将所述红外信号辐射至自由空间进行传 输；光接收模块，用于将来自光接收天线模块的光信号转换为电信号，并将电信号传送到 无源光网络接口模块；光发射天线模块，用于将红外信号辐射至自由空间进行传播； 光接收天线模块，用于对来自自由空间的红外信号进行能量聚焦，并将其发送至光接 收模块。2.如权利要求1所述基于无源光网络的自由空间光通信装置，其特征在于，所述光发 射模块单元包括光源，用于辐射红外激光；双头脉冲间隔调制驱动电路，对无源光网络接口模块的电信号进行调制，并驱动光源 工作，使光源发射不同强度的红外激光；光分路器，用于将红外信号分成四路发射信号，并送入光发射天线模块； 反馈控制回路，用于自动功率控制，使发光元件保持稳定的平均功率。3.如权利要求2所述基于无源光网络的自由空间光通信装置，其特征在于所述光源采 用垂直腔面发射激光器(VCSEL)，用于发射波长为820nm 850nm的红外激光。4.如权利要求2所述基于无源光网络的自由空间光通信装置，其特征在于，所述双头 脉冲间隔调制驱动电路，采用双...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奕辉，
申请(专利权)人：刘奕辉，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]