一种可见光通信MIMO系统的接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可见光通信多输入多输出（MIMO）系统的接收装置，包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元。本发明专利技术基于表面等离子体提出的接收装置利用光学元件进行接收，并且采用金属薄膜作为主要接收元件，起到了滤波和增强透射的作用，相当于采用电子元件实现滤波和信号放大的作用，但是却克服了电子元件的非线性效应，从而解决了接收波形失真的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光通信MIMO系统的接收装置
本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种可见光通信多输入多输出（MIMO）系统的接收装置。
技术介绍
可见光通信是一种无线通信技术，它利用频率介于390THz至857THz之间的可见光作为通信媒介完成信息传送。为了提高通信容量，无论是无线电通信还是光纤通信，都普遍采用频分复用或波分复用技术。与单一频率通信相比，频分复用技术采用多频传输信号。每一个频率的电磁波可以作为一个独立的信号载体分别传送不同信号，从而大大提高通信容量。然而无线电频分复用的接收端需要配置天线接收电磁波信号并将电磁波转变为电信号，接收信息的效果与天线的性能以及天线的位置有很大关系。目前，可见光通信MIMO系统中用到了大量的电子元器件，信道内存在非线性等原因，容易产生路间干扰和波形失真。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种可见光通信MIMO系统的接收装置，能够解决接收波形失真的问题。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种可见光通信多输入多输出MIMO系统的接收装置，其特征在于，包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元；其中，准直单元，用于接收入射光，并将入射光进行准直，使得输出的准直后的光垂直入射到金属薄膜上；金属薄膜，用于接收准直后的光，对准直后的光进行滤波，并将滤波后的光输出到透明基底上；透明基底，用于透射滤波后的光；接收单元，用于接收经透明基底透射的光。所述准直单元包括汇聚透镜、视场光阑和准直透镜；其中，汇聚透镜，用于接收入射光，将入射光汇聚在焦平面上；准直透镜，用于接收汇聚光，并将汇聚光变为平行光；视场光阑，位于汇聚透镜和准直透镜中间，并且位于汇聚透镜的焦平面上，用于限制入射光的视场，使得输出的平行光垂直入射到金属薄膜上。所述金属薄膜上分布纳米孔二维阵列，所述纳米孔上任意两点的距离小于入射光波长。所述纳米孔的形状为正方形，或圆形，或三角形。所述金属薄膜包括N个区域，不同区域的纳米孔形状不同，或面积不同，或周期不同。所述N个区域中的同一区域内纳米孔形状、面积和周期均相同。所述金属薄膜的材料为金，或银。所述透明基底由透明材料制成。所述接收单元为电荷耦合元件CCD二维阵列或二维互补金属氧化物半导体元件CMOS阵列，每一个CCD或CMOS像素对应一个纳米孔。与现有技术相比，本专利技术包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元；其中，准直单元，用于接收入射光，并将入射光进行准直，使得输出的准直后的光垂直入射到金属薄膜上；金属薄膜，用于接收准直后的光，对准直后的光进行滤波，并将滤波后的光输出到透明基底上；透明基底，用于透射滤波后的光；接收单元，用于接收经透明基底透射的光。本专利技术基于表面等离子体提出的接收装置利用光学元件进行接收，并且采用金属薄膜作为主要接收元件，起到了滤波和增强透射的作用，相当于采用电子元件实现滤波和信号放大的作用，但是却克服了电子元件的非线性效应，从而解决了接收波形失真的问题。本专利技术的接收装置中的像素级别在纳米级别，因此接收装置具有体积小的优点，并且接收光波的频率主要有探测元件决定，目前探测元件如CCD、CMOS的探测范围已经覆盖了整个可见光波段，因此，本专利技术的接收装置实现了宽波段信号的接收。附图说明下面对本专利技术实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本专利技术的进一步理解，与说明书一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限制。图1为本专利技术的接收装置的组成结构图；图2为本专利技术的接收装置中准直单元的组成结构图；图3为正方形纳米孔二维阵列示意图；图4为金属薄膜透射光谱图。图中，1为汇聚透镜，2为视场光阑，3为准直透镜，4为金属薄膜，5为透明基底，6为探测单元，7为纳米孔。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述，并不能用来限制本专利技术的保护范围。图1为本专利技术的接收装置的组成结构图，如图1所示，本专利技术一种可见光通信MIMO系统的接收装置，包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元；其中，准直单元，用于接收入射光，并将入射光进行准直，使得输出的准直后的光垂直入射到金属薄膜上；金属薄膜，用于接收准直后的光，对准直后的光进行滤波，并将滤波后的光输出到透明基底上；透明基底，用于透射滤波后的光；接收单元，用于接收经透明基底透射的光。本专利技术采用金属薄膜对准直后的光进行滤波是基于Ebbesen等人在1998年首次报导的在实验中发现光波通过打孔银薄膜时存在超强透射现象（EOT-ExtraodinaryOpticalTransmission）。Ebbesen等人在一块石英作衬底的银薄膜上打出一个二维的周期性亚波长圆孔阵列，当孔径不超过入射波长的一半时，会在特定波长内展现出光透射增强特性，即具有“透射增强”和“滤波”两个重要的光学特性，这使得经典的衍射光学理论受到挑战。Ebbesen将这种奇异的局部增强透射现象解释为表面等离子体效应（SPs，SurfacePlamons），即金属膜表面等离子体激元（SPPs，SurfacePlasmonPolaritions）的共振激发和耦合导致了这种增强效应，将在金属传播的光波称为表面波（SPW，SurfacePlasmonWave）。如今，随着表面等离子体共振（SPR，SurfacePlasmonResonance）技术的发展，SPR技术已成为环境检测、分析生物化学、药物研发和食品监控领域中一个不可缺少的部分。图2为本专利技术的接收装置中准直单元的组成结构图，如图2所示，准直单元包括汇聚透镜、视场光阑和准直透镜；其中，汇聚透镜，用于接收入射光，将入射光汇聚在焦平面上；准直透镜，用于接收汇聚光，并将汇聚光变为平行光；视场光阑，位于汇聚透镜和准直透镜中间，并且位于汇聚透镜的焦平面上，用于限制入射光的视场，使得输出的平行光垂直入射到金属薄膜上。金属薄膜上分布着周期性排列的纳米孔二维阵列，纳米孔的大小满足纳米孔上任意两点的距离小于入射光波长。纳米孔可以是任意形状，如正方形（参见图3），或圆形，或三角形。具有周期性的纳米孔二维阵列存在增强透射的原因是存在SPPs的共振和激发。SPPs共振是Ebbesen等人最早提出来的并被大多数人所接受，其物理图像是入射的电磁波与打孔金属薄膜表面自由电子通过孔阵列倒格矢提供的动量补偿而激发起表面的SPPs，这些束缚在金属表面的SPPs通过孔隧穿到金属薄膜的另一端，然后通过一逆过程将电磁波辐射出去，从而实现电磁波的亚波长透射。基于此机制，纳米孔在金属薄膜上不同的排布方式将会对应于不同的倒格矢，因此纳米孔的排布方式直接决定SPPs的共振峰位置。例如，当纳米孔的形状为正方形时，在入射光垂直入射的情况下，其透射峰的波长近似为：其中，i，j为对应于不同阶次的倒格矢，d为纳米孔二维阵列的周期，εm为金属薄膜的介电常数，εd为与金属薄膜的上表面接触的介质的介电常数。当纳米孔的形状为三角形时，在入射光垂直入射的情况下，其透射峰的波长近似为：为了更好的理解SPPs增强透射的工作机制，借用DegironA等人提出的方程式进行理解，该方程式为：Icie(λ，h)=fci(λ)T(λ，h)fce(λ)其中，h为金属薄膜的厚度，λ为波长，Icie(λ,h)为光通过周期性的纳米孔二维阵列时的透射强度，fci(λ)为金属薄膜上表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光通信多输入多输出MIMO系统的接收装置，其特征在于，包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元；其中，准直单元，用于接收入射光，并将入射光进行准直，使得输出的准直后的光垂直入射到金属薄膜上；金属薄膜，用于接收准直后的光，对准直后的光进行滤波，并将滤波后的光输出到透明基底上；透明基底，用于透射滤波后的光；接收单元，用于接收经透明基底透射的光。

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信多输入多输出MIMO系统的接收装置，其特征在于，包括准直单元、金属薄膜、透明基底以及接收单元；其中，准直单元，用于接收入射光，并将入射光进行准直，使得输出的准直后的光垂直入射到金属薄膜上；金属薄膜，其上分布纳米孔二维阵列，所述纳米孔二维阵列用于通过改变纳米孔形状、面积或周期来改变透射峰的波长，准直后的光入射到金属薄膜的纳米孔二维阵列时，只透射特定频率范围内的光信号，而阻断该频率范围以外的光信号，即对准直后的光进行滤波，并将滤波后的光输出到透明基底上；透明基底，用于透射滤波后的光；接收单元，用于接收经透明基底透射的不同频率的光信号，通过连续快速测量，得到光在各时刻的信号大小，将探测到的各个频率的光信号转换成电信号，分到各个子信道进行传输，并用解调器进行解调，从而得到原始的发送信号。2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述准直单元包括汇聚透镜、视场光阑和准直透镜；其中，汇聚透镜，用于接收入射光，将入射光汇聚在焦平面上；准直透镜，用于接收汇聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：支周，许超，杨涛，禹忠，韦玮，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44