專利名稱：自由空間光通信光接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種自由空間光通信光接收天線，能夠使聚焦光信號(hào)的接收和傳輸一體化， 可用于但不限于自由空間光通信中的光信號(hào)接收。
背景技術(shù)：
自由空間光通信(Free Space Optical Communication,簡(jiǎn)稱FS0)是一種新興的無(wú)線 通信方式。它具有通信容量大、傳輸速率高、頻帶寬、安全保密性強(qiáng)、抗電磁干擾、組網(wǎng)簡(jiǎn) 單、成本低廉、無(wú)需申請(qǐng)頻段等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于緊急臨時(shí)通信、樓宇通信、最后一公里接 入、電信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)備份等方面。
在FS0中，光束的對(duì)準(zhǔn)對(duì)于正常通信是十分關(guān)鍵的問(wèn)題，但是各種外部或內(nèi)部因素引起 的光束偏轉(zhuǎn)，使得聚焦光信號(hào)在焦平面上發(fā)生偏移，影響光接收效率。
目前，常用的自由空間光通信光接收天線主要有非光纖類和光纖類。兩種光接收天線均 采用透鏡系統(tǒng)，雖然提高了精度，但是價(jià)格昂貴。非光纖類光接收天線主要采用增大光探測(cè) 器面積或ATP (捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤)系統(tǒng)，但是光探測(cè)器面積大小與傳輸速率成反比，而且 ATP系統(tǒng)復(fù)雜，無(wú)法在高速運(yùn)動(dòng)中實(shí)時(shí)校正聚焦光信號(hào)的偏移；光纖類光接收天線主要采用 普通單模光纖或多模光纖，無(wú)法正常接收在焦平面上發(fā)生的較大偏移的聚焦光信號(hào)。
因此， 一種高效光接收天線是自由空間光通信的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由會(huì)聚透鏡和特種光錐組成的且能夠使聚焦光信號(hào)的接收和 傳輸一體化的自由空間光通信光接收天線。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種自由空間光通信光接收天線，包括一個(gè)會(huì)聚透鏡，其特征在于所述會(huì)聚透鏡后面同 軸線安置一個(gè)特種光錐，實(shí)現(xiàn)聚焦光信號(hào)的接收和傳輸一體化；所述特種光錐的一端截面積 大于另一端，其截面積大的一端對(duì)準(zhǔn)會(huì)聚透鏡，而截面積小的另一端裝配光纖連接頭后連接 光接收機(jī)。
特種光錐一般是由拉制光纖用純石英預(yù)制棒制成，材料本身具有一定的折射率。為了保 證接收光束在特種光錐內(nèi)部傳輸，在其外表面需要涂覆一層低折射率薄膜，以使特種光錐和 薄膜之間形成光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將光信號(hào)盡量限制在特種光錐內(nèi)部。
特種光錐的折射率大于薄膜折射率，以使光束在特種光錐和薄膜之間的界面上發(fā)生全反射。
3特種光錐的一端截面積小于另一端的截面積。在自由空間光通信中，通過(guò)大氣傳輸?shù)墓?束從會(huì)聚透鏡入射，經(jīng)會(huì)聚透鏡會(huì)聚后，從特種光錐截面積大的一端入射，從截面積小的一 端出射。光束偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致聚焦光信號(hào)在焦平面上發(fā)生位移，光束偏轉(zhuǎn)角度越大，焦平面上的位 移越大。特種光錐截面積大的一端能有效接收在焦平面上位移較大的聚焦光束。聚焦后的光 束在特種光錐內(nèi)部進(jìn)行傳輸。運(yùn)用光纖拉制技術(shù)，很容易將截面積小的一端拉細(xì)到普通單/ 多模光纖的直徑大小或光探測(cè)器的直徑大小，以便裝配某種型號(hào)的光纖連接頭后與光接收機(jī) 相連。如光探測(cè)器的直徑為75 u m，則特種光錐截面積小的一端的直徑被拉細(xì)到不大于75 y m; 光探測(cè)器的直徑為500um，則特種光錐截面積小的一端的直徑被拉細(xì)到不大于500um。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
1、采用特種光錐進(jìn)行聚焦后光信號(hào)的接收，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)接收和傳輸一體化；2、采用會(huì) 聚透鏡和特種光錐組成了一種能有效接收在焦平面上位移較大的聚焦光束的光接收天線；3、 特種光錐的采用，可使自由空間光通信光接收天線的光路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、靈活；4、利用特種 光錐，可以使光接收機(jī)很容易接收到光信號(hào)。因此，適用于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的自由空間光 通信光信號(hào)的接收


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所涉及的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下
參見(jiàn)圖1，本自由空間光通信光接收天線包括一個(gè)會(huì)聚透鏡1，會(huì)聚透鏡1后面同軸線安
置一個(gè)特種光錐2，其中特種光錐2的端面3位于會(huì)聚透鏡1的焦平面附近，會(huì)聚透鏡1的
光軸與特種光錐2的光軸完全重合；端面4的截面積小于端面3的截面積；端面4外部裝配
有某一型號(hào)的光纖連接頭。
特種光錐2是由純石英材料制成的，其外表面涂覆一層低折射率材料5，且涂覆層的折 射率低于特種光錐2的折射率，使光能夠在特種光錐2內(nèi)部進(jìn)行傳輸。在通信過(guò)程中，通過(guò) 大氣傳輸?shù)男盘?hào)光經(jīng)會(huì)聚透鏡l會(huì)聚后，從特種光錐2的端面3入射，在特種光錐2的內(nèi)部 傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)光從大氣到特種光錐2的接收和傳輸。將端面4與光接收機(jī)通過(guò)光纖 連接頭相連接，便可實(shí)現(xiàn)正常通信。
權(quán)利要求
1. 一種自由空間光通信光接收天線，包括一個(gè)會(huì)聚透鏡(1)，其特征在于所述會(huì)聚透鏡(1)后面同軸線安置一個(gè)特種光錐(2)，實(shí)現(xiàn)聚焦光信號(hào)的接收和傳輸；所述的特種光錐(2)的一端(3)截面積大于另一端(4)的截面積，其截面積大的一端(3)對(duì)準(zhǔn)所述會(huì)聚透鏡(1)，而截面積小的另一端(4)裝配光纖連接頭后連接光接收機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信光接收天線，其特征在于所述特種光錐(2)的外表 面涂覆一層低折射率薄膜(5)，即所述特種光錐(2)的折射率大于所述薄膜(5)的折射率。
全文摘要
本發(fā)明述及一種自由空間光通信光接收天線。它包括一個(gè)會(huì)聚透鏡，會(huì)聚透鏡后面同軸線安置一個(gè)特種光錐，實(shí)現(xiàn)聚焦光信號(hào)的接收和傳輸一體化。特種光錐的一端截面積小于另一端的截面積，其截面積大的一端對(duì)準(zhǔn)會(huì)聚透鏡，而截面積小的另一端裝配光纖連接頭后連接光接收機(jī)。本發(fā)明與傳統(tǒng)的自由空間光通信接收天線相比，特種光錐的采用，使得自由空間光通信光接收天線的光路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、靈活；利用特種光錐，可以使光接收機(jī)很容易接收到光信號(hào)，適用于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下自由空間光通信中的光信號(hào)接收。
文檔編號(hào)G02B6/30GK101446668SQ20091004483
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者付興虎, 俞起帆, 龐拂飛, 王廷云, 強(qiáng) 郭, 陳振宜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)