[发明专利]全光广角光锥接收器和全光广角接收传导装置

说明书

本发明公开了一种全光广角光锥接收器和全光广角接收传导装置，在传统光锥接收器的基础上，对接收端进行了改进，接收端为球体的一部分，接收端面采用球面‑平面结合，球体底面与锥体大头端面重合。采用这种方式，可以有效提高全光广角接收能力。此外，本发明还对锥体进行了改进，优选了5种方案，可以进一步提高光广角接收性能。

技术领域

本发明属于自由空间光的全光接收与传导技术领域，更为具体地讲，涉及一种全光广角光锥接收器和全光广角接收传导装置。

背景技术

自由空间光通信是以光作为载波的无线通信方式，其融合了传统无线通信与光纤通信的优点，容量大、频带资源丰富，是解决通信最后一公里问题的有效手段之一。但是由于其是视距通信，因此对信号接收系统的直线对准要求非常高，这就需要有合适的光接收器。实际上，对准角误差对自由空间光通信造成的损耗是很严重的，目前这方面研究仍在持续。

为了解决这个问题，学术界设计了很多复杂的信号追踪系统，其思路通常是：用粗追踪与精追踪系统来捕获光信号，用透镜采集光信号，透镜后内置感光元件，将光信号转为电信号传输，这种设计典型代表是ATP(Acquisition、Tracking、Pointing,捕获、跟踪和瞄准)系统。整套设备是体积较大的机电设备、成本高、结构复杂、无法大规模和灵活快速部署。

针对上述三个问题，也有很多低成本光接收器的设计，例如使用圆锥形光接收器、直接使用光纤捆扎成束接收等。图1是现有圆锥形光接收器示意图。如图1所示，圆锥形光接收器采集光信号，然后由感光元件完成信号的光电变换。这种设计存在光耦合效率低、难以广角接收问题，在性能上难以达到实用需求，而且也需要在接收器配置光电转换系统，灵活性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全光广角光锥接收器和全光广角接收传导装置，具有良好的全光广角接收能力，光能量耦合效率也能达到实用标准。

为实现上述发明目的，本发明全光广角光锥接收器包括接收端和锥体，其中接收端为球体的一部分，接收端面采用球面-平面结合，球形接收端的曲率半径记为A，球体沿接收器中轴线方向的投影半径为R，在球体顶部取平面，其半径记为R_C，其中A的取值范围为[R,1.7R]，R_C的取值范围为[0.3R,0.4R]；球体底面与锥体大头端面重合。

本发明还提供了一种全光广角接收传导装置，包括如前所述的全光广角光锥接收器、光纤耦合器和光纤，其中全光广角光锥接收器的小头通过光纤耦合器与光纤耦合，全光广角光锥接收器用于对光进行接收，传导至光纤，再由光纤传导至后续设备。

本发明全光广角光锥接收器和全光广角接收传导装置，在传统光锥接收器的基础上，对接收端进行了改进，接收端为球体的一部分，接收端面采用球面-平面结合，球体底面与锥体大头端面重合。采用这种方式，可以有效提高全光广角接收能力。此外，本发明还对锥体进行了改进，优选了5种方案，可以进一步提高光广角接收性能。

附图说明

图1是现有圆锥形光接收器示意图；

图2是本发明全光广角光锥接收器接收端的一种具体实施方式结构图；

图3是本发明全光广角光锥接收器锥体母线采用凸曲线的具体实施方式结构图；

图4是本发明全光广角光锥接收器锥体母线采用凹曲线的具体实施方式结构图；

图5是本发明全光广角光锥接收器锥体母线采用凹-凸曲线的具体实施方式结构图；

图6是本发明全光广角光锥接收器锥体母线采用凸-凹曲线的具体实施方式结构图；

图7是本发明全光广角光锥接收器锥体母线采用直线的具体实施方式结构图；

图8是锥体母线采用凸曲线时本发明与对比技术方案的光广角接收性能对比图；