[发明专利]用于无线光通信中的光接收天线

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于无线光通信中的光接收天线，能够校正无线光通信中光束偏转所带来的像点偏移，提高光接收效率，可用于但不限于无线光通信中的空间光信号接收。

背景技术：

无线光通信(Wireless Optical Communication，简称WOC)是以激光作为载波，大气作为传输介质，完成信息的传输。它具有通信容量大、传输速率高、安全保密性强、抗电磁干扰、组网简单、成本低廉等优点，可广泛用于紧急临时通信、跨越河流、山川和公路等不宜采用有线连接的情况。

WOC常常应用于室外通信，但是由于空气流动引起的光束偏转或运动引起的光端机振动，使得光端机实际上存在某种程度的移动和摇摆，造成光束聚焦后的像点偏移，给正常通信带来一定的影响。

目前，常用的校正像点偏移的方法主要有

(1)增大光探测器面积。这种方法虽然很容易校正像点偏移，但是随着光探测器面积的增加，其传输速率逐渐降低，如直径30μm的探测器传输速率可达5Gb/s，而直径500μm的探测器传输速率只能达到155Mb/s，而且高灵敏度的光探测器价格昂贵，无法广泛使用。

(2)采用APT(捕获、瞄准、跟踪)系统。这种系统不但结构复杂，通常包括预瞄准、粗瞄准、精瞄准机构以及自动控制传感器等系统，而且价格昂贵，其实时响应速度和精度也无法保证运动状态下的无线光通信。

(3)普通光纤接收。普通单模或者多模光纤的直径比较小，无法完成像点偏移较大时的光信号接收。

因此，需要一种结构简单、造价低且性能可靠的光接收天线来提高光接收效率，保证正常通信。

发明内容

本发明的目的在于提供结构简单、造价低、性能可靠的能够校正光束偏转或振动造成的像点偏移的无用于线光通信中的光接收天线。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于无线光通信中的光接收天线，包括一个凸透镜，其特征在于凸透镜后面安置一根特种拉锥光纤，特种拉锥光纤的未被拉锥的一端位于凸透镜的聚焦点处，被拉锥的一端与光接收机中的光探测器相连接；特种拉锥光纤的被拉锥段端面直径小于未被拉锥段端面直径和光探测器直径而与光探测器相连接。

特种拉锥光纤是由大孔径大数值孔径的光纤拉制而成的。未被拉锥段的端部预置FC/PC或SC/PC或ST/PC等某一型号的光纤连接头，以便于装配，使其端面位于凸透镜的焦平面附近；被拉锥段的端部也要预置FC/PC或SC/PC或ST/PC等某一型号的光纤连接头，以便于与光探测器接口相匹配。被拉锥段的锥体长度需要与光纤连接头的长度相匹配，以便于固定，而且锥体部分的聚光能力与其长度也有关系，设计时要考虑。

根据传输速率的大小不同，光接收机中的光探测器直径也不同，如直径30μm的光探测器传输速率可达5Gb/s，因此特种拉锥光纤的被拉锥段端面直径要与光探测器直径相匹配，以使光信号尽量多的进入光探测器中。光纤的一端被拉制成锥形的主要作用是把进入未被拉锥的一端的大光斑缩小成能完全进入光探测器中的小光斑，小光斑尺寸不大于光探测器直径。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1、采用特种拉锥光纤进行聚焦光束的接收，能校正光束偏转或振动造成的像点偏移；2、采用凸透镜和特种拉锥光纤组成了一种结构简单、造价低且性能可靠的光接收天线，方便装配；3、特种拉锥光纤能把进入未被拉锥的一端的大光斑缩小成能完全进入光探测器中的小光斑，增强了聚光能力。因此，本发明适用于静止或运动状态下的无线光通信系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是特种拉锥光纤的拉锥段与光探测器连接示意图。

具体实施方式

本发明所涉及的一个优选实施例结合附图说明如下：参见图1，本用于无线光通信中的光接收天线，包括凸透镜11。根据凸透镜11的焦距来确定特种拉锥光纤15的未被拉锥段的端面的位置。未被拉锥段的端部通过第一光纤活动连接头12固定在支架14上，其端面24与凸透镜11面平行；被拉锥段的端部通过第二光纤活动连接头16与光接收机17中的光探测器18相连接。

参见图2，被拉锥段22端面25直径要与光探测器23直径相匹配，且被拉锥段22的端面25直径要小于未被拉锥段的端面24直径和光探测器23的直径。空间光经过聚焦后，从未被拉锥段21端面24入射，经过传输，从被拉锥段22的端面25出射。