專利名稱：自由空間光通信光接收天線的制作方法
技術領域：
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本發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接收。
背景技術：
自由空間光通信(Free Space Optical Communication,簡稱FS0)是一種新興的無線 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、抗電磁干擾、組網簡 單、成本低廉、無需申請頻段等優點，可廣泛用于緊急臨時通信、樓宇通信、最后一公里接 入、電信網絡、數據備份等方面。
在FS0中，光束的對準對于正常通信是十分關鍵的問題，但是各種外部或內部因素引起 的光束偏轉，使得聚焦光信號在焦平面上發生偏移，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，雖然提高了精度，但是價格昂貴。非光纖類光接收天線主要采用增大光探測 器面積或ATP (捕獲、瞄準、跟蹤)系統，但是光探測器面積大小與傳輸速率成反比，而且 ATP系統復雜，無法在高速運動中實時校正聚焦光信號的偏移；光纖類光接收天線主要采用 普通單模光纖或多模光纖，無法正常接收在焦平面上發生的較大偏移的聚焦光信號。
因此， 一種高效光接收天線是自由空間光通信的關鍵。
發明內容
本發明的目的在于提供一種由會聚透鏡和特種光錐組成的且能夠使聚焦光信號的接收和 傳輸一體化的自由空間光通信光接收天線。
為達到上述目的，本發明采用下述技術方案
一種自由空間光通信光接收天線，包括一個會聚透鏡，其特征在于所述會聚透鏡后面同 軸線安置一個特種光錐，實現聚焦光信號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準會聚透鏡，而截面積小的另一端裝配光纖連接頭后連接 光接收機。
特種光錐一般是由拉制光纖用純石英預制棒制成，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結構，將光信號盡量限制在特種光錐內部。
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，通過大氣傳輸的光 束從會聚透鏡入射，經會聚透鏡會聚后，從特種光錐截面積大的一端入射，從截面積小的一 端出射。光束偏轉導致聚焦光信號在焦平面上發生位移，光束偏轉角度越大，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 束在特種光錐內部進行傳輸。運用光纖拉制技術，很容易將截面積小的一端拉細到普通單/ 多模光纖的直徑大小或光探測器的直徑大小，以便裝配某種型號的光纖連接頭后與光接收機 相連。如光探測器的直徑為75 u m，則特種光錐截面積小的一端的直徑被拉細到不大于75 y m; 光探測器的直徑為500um，則特種光錐截面積小的一端的直徑被拉細到不大于500um。
本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點
1、采用特種光錐進行聚焦后光信號的接收，實現光信號接收和傳輸一體化；2、采用會 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計變得簡單、靈活；4、利用特種 光錐，可以使光接收機很容易接收到光信號。因此，適用于靜止或運動狀態中的自由空間光 通信光信號的接收
圖l是本發明的結構示意圖；
具體實施例方式
本發明所涉及的一個優選實施例結合
如下
參見圖1，本自由空間光通信光接收天線包括一個會聚透鏡1，會聚透鏡1后面同軸線安
置一個特種光錐2，其中特種光錐2的端面3位于會聚透鏡1的焦平面附近，會聚透鏡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內部進行傳輸。在通信過程中，通過 大氣傳輸的信號光經會聚透鏡l會聚后，從特種光錐2的端面3入射，在特種光錐2的內部 傳輸，從而實現了信號光從大氣到特種光錐2的接收和傳輸。將端面4與光接收機通過光纖 連接頭相連接，便可實現正常通信。
權利要求
1. 一種自由空間光通信光接收天線，包括一個會聚透鏡(1)，其特征在于所述會聚透鏡(1)后面同軸線安置一個特種光錐(2)，實現聚焦光信號的接收和傳輸；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)對準所述會聚透鏡(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。
2. 根據權利要求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
本發明述及一種自由空間光通信光接收天線。它包括一個會聚透鏡，會聚透鏡后面同軸線安置一個特種光錐，實現聚焦光信號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準會聚透鏡，而截面積小的另一端裝配光纖連接頭后連接光接收機。本發明與傳統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計變得簡單、靈活；利用特種光錐，可以使光接收機很容易接收到光信號，適用于靜止或運動狀態下自由空間光通信中的光信號接收。
文檔編號G02B6/30GK101446668SQ20091004483
公開日2009年6月3日 申請日期2009年1月4日 優先權日2009年1月4日
發明者付興虎, 俞起帆, 龐拂飛, 王廷云, 強 郭, 陳振宜 申請人:上海大學