[发明专利]一种基于矩阵照明的通信系统及全息波导天线

摘要

本发明公开了一种基于矩阵照明的通信系统及全息波导天线，通过利用透镜阵列将LED发散光调制为平行光；同时控制光线的方向，建立光源与目标平面对应每个分区的入射角度关系；区域的平行光线入射角度均不同，可通过对应的全息波导天线实现分区保密通信效果。同时，本发明提出的全息波导天线可通过一种全息波导结构，可将大面积接收端Rx内接收到的光信号通过调制信号端Mx集成到输出端Ox，从而可实现增强接收信号的效果。

主权项

1.一种基于矩阵照明的通信明系统的全息波导天线，其特征在于：包括依次通过平板波导Wg连接的接收信号端Rx、调制信号端Mx和输出信号端Ox，所述接收信号端Rx、调制信号端Mx和输出信号端Ox均设置有全息光栅；所述全息光栅的种类有S个，而每种全息光栅的布喇格角由全息光栅倾角和照明区域的分区的倾斜角得到；而平板波导Wg中的全反射角由全息光栅的布喇格角确定，输出信号端Ox的输出全息光栅的倾角由全反射角决定；可见光光束以入射角度ξ_i，j入射进入接收信号端Rx，在接收信号端Rx的全息光栅处发生布拉格衍射，衍射光衍射角满足全反射条件，在平板波导Wg中发生全反射现象，衍射光在平板波导Wg中传播的全反射步长为S_{total‑reflection}，而调制信号端Mx和输出输出信号端Ox的光栅长度不应小于S_{total‑reflection}，全反射步长为S_{total‑reflection}＝d_substrate/tan(π‑2θ_bragg)，θ_bragg表示全息光栅的布拉格衍射角，d_substrate表示平板波导的厚度；所述接收信号端Rx长度为L_receiver，宽度为W_receiver，该接收信号端Rx的接收端面积为S_receiver＝L_receiver×W_receiver；输出信号端Ox长度为L_output，宽度为W_output，故输出信号端Ox的输出端面积为S_output＝L_output×W_output，该天线的接收信号增强倍数β：β＝S_output/S_receiver，而每个照明分区内天线的信号收集效率η为η＝S_receiver×D_VHG/(n_LEDs×d_LEDs)，式中，D_VHG为全息光栅的衍射效率，n_LEDs为矩阵照明系统中一块透镜对应的光源矩阵模块中的LED数量，d_LEDs为相邻两颗LED之间的间距；D_VHG表示接收信号端的全息光栅衍射效率；全息波导天线中的可见光传播路径为：接收信号端Rx收集光源阵列单元的出射光束，收集到的光束在平板波导Wg中以内全反射的方式传播，调制信号端Mx对接收到的光信号进行第一次调制，并使光束的传播方向发生偏转；偏转后的光束在平板波导Wg内经全反射传播到达输出信号端Ox。