本發(fā)明涉及一種激光通信演示裝置，是用于科技館展出的光學(xué)科技展品，屬于光學(xué)教育類儀器。

背景技術(shù)：

激光通信技術(shù)利用激光光波作為載波、以大氣或自由空間作為傳輸信道，在多個(gè)終端之間實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量通信的最新通信技術(shù)。與微波通信和光纖通信相比，激光通信具有機(jī)動(dòng)靈活、運(yùn)行成本低、頻帶寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。激光通信不占用無線電頻譜資源、不需要申請頻率執(zhí)照，沒有鋪設(shè)管道挖掘馬路的問題，架設(shè)靈活，可以完成地對地、地對空、空對空等多種光纖通信無法完成的通信任務(wù)。

現(xiàn)階段，激光通信常用于地球-衛(wèi)星間通信、地面-飛機(jī)間通信等領(lǐng)域，沒有廣泛地應(yīng)用于日常生活通信領(lǐng)域。公眾對空間激光通信的認(rèn)知度較低。電磁波通過大氣層較少被反射、吸收和散射，且透射率高的波段稱為大氣窗口。近紅外光處于大氣窗口內(nèi)。為避免激光衰減過快，達(dá)到長距離傳輸信息的目的，常見的激光通信裝置使用近紅外激光作為信號載體。近紅外激光無法被人眼觀察到。公眾無法直觀地觀察、體驗(yàn)到空間激光通信的連通與阻斷。由于認(rèn)知度低、展示困難等原因，國內(nèi)外科技館領(lǐng)域缺少兼顧知識性與互動(dòng)性的用于展示空間激光通信技術(shù)的科技展品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是向普通公眾提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于觀察的激光通信演示裝置，且該裝置具備趣味性、互動(dòng)性和科學(xué)性。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于向公眾展示激光通信技術(shù)的激光通信演示裝置，該裝置包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)相向放置。發(fā)射機(jī)包括近紅外激光器、可見光激光器、合束裝置（如鍍膜鏡片、棱鏡等）、光發(fā)射天線。接收機(jī)包括光接收天線、分束裝置（如鍍膜鏡片、分光棱鏡等）、擋板、探測器。輸入信號經(jīng)調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)器處理后，驅(qū)動(dòng)近紅外激光器，發(fā)射包含調(diào)制信號的近紅外激光束。可見光激光器發(fā)射不含調(diào)制信號的連續(xù)激光。可見光激光器發(fā)射的可見光激光束與近紅外激光器發(fā)射的近紅外激光束通過合束裝置合為一束同軸激光束，透過光發(fā)射天線，從發(fā)射機(jī)射出。包含紅外激光和可見激光的激光束在空氣中傳播，射向接收機(jī)。接收機(jī)接收到合成激光束，先由光接收天線會(huì)聚，再由分束裝置，將激光束還原為不含調(diào)制信號的可見光激光束和包含調(diào)制信號的近紅外激光束?？梢姽饧す馐粨醢鍝踝?，防止射出接收機(jī)。含有調(diào)制信號的近紅外激光束射向探測器，探測器提取出近紅外激光束所包含的調(diào)制信號。信號經(jīng)過濾波器、調(diào)制器處理，還原為與輸入信號完全相同的輸出信號。

作為本發(fā)明的第一種改進(jìn)，所述的激光通信演示裝置還可以包括反射鏡。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)平行擺放。兩面反射鏡呈90°角放置于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)正上方。發(fā)射機(jī)發(fā)射的包含紅外激光和可見激光的激光束在空氣中經(jīng)反射鏡兩次反射射入接收機(jī)。

第一種改進(jìn)方案的變形，反射鏡數(shù)量不少于1塊，確保發(fā)射機(jī)射出的激光束經(jīng)過所有反射鏡發(fā)射，最終射入接收機(jī)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，發(fā)射機(jī)可以使用數(shù)據(jù)線與攝像頭、麥克風(fēng)、信號發(fā)生器等信號源連接，相應(yīng)地接收機(jī)與電視、揚(yáng)聲器、示波器等信號接收器連接。當(dāng)發(fā)射機(jī)與攝像頭連接、接收機(jī)與電視機(jī)相連時(shí)，電視機(jī)上可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)攝像頭采集到的畫面。

本發(fā)明將可見光作為指示光，近紅外激光作為信號光，起到了優(yōu)化演示效果的作用，使觀眾產(chǎn)生可見光傳輸信號的錯(cuò)覺。觀眾用手或其他物體阻斷激光束，接收機(jī)不能探測到激光束，傳輸信號中斷，使激光通信演示裝置達(dá)到具備互動(dòng)性的目的，進(jìn)一步增強(qiáng)觀眾參與感、激發(fā)觀眾求知欲。

附圖說明

圖1 為激光通信演示裝置第一種實(shí)施方式的示意圖。

圖2為激光通信演示裝置第二種實(shí)施方式的示意圖。

圖3為激光通信演示裝置第三種實(shí)施方式的示意圖。

圖4為激光通信演示裝置工作流程示意圖。

其中：1、發(fā)射機(jī)，2、接收機(jī)，3、可見光激光與近紅外激光合束后的激光束，41、反射鏡，42、反射鏡，5、攝像頭，51、與發(fā)射機(jī)相連的數(shù)據(jù)線，6、電視機(jī)，61、與接收機(jī)相連的數(shù)據(jù)線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明激光通信演示裝置的三種實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

第一種實(shí)施方式中，如圖1所示，激光通信演示裝置包括發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)2。裝置演示工作前，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)相向地放置于水平臺面上，確保光發(fā)射天線與光接收天線水平同軸。

如圖4所示，發(fā)射機(jī)中，可見光激光器發(fā)射只起到指示作用的連續(xù)可見光激光束。輸入信號經(jīng)調(diào)制器處理，輸入驅(qū)動(dòng)器后，驅(qū)動(dòng)近紅外激光器，產(chǎn)生包含調(diào)制信號的近紅外激光束。合束裝置將可見光激光束與近紅外光激光束合為一束同軸激光，經(jīng)光發(fā)射天線擴(kuò)束整形后射出發(fā)射機(jī)?？諝庾鳛榧す馐膫鬏斝诺?。激光束3在空氣中傳播一段距離后，被接收機(jī)接收。光接收天線對接收到的激光束匯聚整形，再由分束裝置將指示用的可見光激光束和傳輸信號用的近紅外激光束分開?？梢姽馍湎驌醢?，阻擋激光傳播。探測器接收近紅外激光束，并提取出近紅外激光束包含的信號。信號經(jīng)濾波、調(diào)制等處理，最終還原成與輸入信號完全相同的輸出信號。

觀看激光通信演示時(shí)，觀眾可以觀察到輸入信號與輸出信號是完全相同的。觀眾用手或其他物體阻擋發(fā)射機(jī)發(fā)射出的激光3，傳輸信號中斷，接收機(jī)2無信號輸出。

第二種實(shí)施方式中，如圖2所示，激光通信演示裝置還包括反射鏡41和反射鏡42。發(fā)射機(jī)1與發(fā)射機(jī)2平行擺放。反射鏡41放置于發(fā)射機(jī)1的正上方，反射鏡42放置于接收機(jī)2的正上方。發(fā)射鏡41與反射鏡42的夾角為90°。發(fā)射機(jī)1發(fā)出的激光束經(jīng)反射鏡41和反射鏡42的反射，射入接收機(jī)2。

第二種實(shí)施方式的改進(jìn)方式中，反射鏡數(shù)量不少于1塊，發(fā)射機(jī)1發(fā)射的激光束3經(jīng)反射鏡多次反射，射入接收機(jī)2。

第三種實(shí)施方式中，如圖4所示，發(fā)射機(jī)1用數(shù)據(jù)線51與攝像頭5相連，接收機(jī)2用數(shù)據(jù)線61與電視機(jī)6相連。電視機(jī)6上顯示攝像頭5拍攝到的畫面。觀眾用手或其他物體阻斷激光束3，接收機(jī)2接收不到激光束3傳遞的信號，電視6上無畫面。將阻擋物拿開后，激光束3再次從發(fā)射機(jī)1射入接收機(jī)2，電視6恢復(fù)顯示攝像頭5拍攝的畫面。

第三種實(shí)施方式的改進(jìn)方式中，發(fā)射機(jī)1還可以通過數(shù)據(jù)線與麥克風(fēng)、信號發(fā)生器等信號源連接，相應(yīng)地接收機(jī)2通過數(shù)據(jù)線與揚(yáng)聲器、示波器等信號接收器連接。