本发明专利技术公开了一种无线光通信的收发光学装置及系统，所述收发光学装置包括光导组件、镜头组件、窗口组件，光导组件用于传输光束，镜头组件用于对光束进行整形，窗口组件用于限制光束，收发光学装置作为发射光学装置时，待发送的光束经过光导组件传输，再通过镜头组件进行光束发散，经由窗口组件出射，形成光斑，实现光束的发射；收发光学装置作为接收光学装置时，空间光由窗口组件入射进入收发光学装置，经过镜头组件对自由空间的光信号会聚后，耦合至光导组件中传输，光导组件输出待处理的接收光束，进入后续的光信号转电信号以及电信号处理的模块中。本发明专利技术设计收发一体的收发光学装置，结构简单，实现无线光通信。实现无线光通信。实现无线光通信。
【技术实现步骤摘要】
一种无线光通信的收发光学装置及系统
[0001]本专利技术涉及无线光通信
，尤其涉及一种无线光通信的收发光学装置及系统。
技术介绍
[0002]随着智能手机、便携式计算机、物联网设备迅速普及，人们对无处不在的各种类型无线通信业务需求呈现爆发式增长，这一趋势加剧了无线频谱资源危机，利用现有射频频谱资源进行高速无线通信的成本越来越高。同时，人们越来越多关注电磁波辐射对身体健康带来的影响，以及由大规模无线通信带来的能耗问题，以空间光束作为载体的无线光通信，具有“绿色、健康、节能、环保”的特征，已成为新型无线通信技术发展趋势，可以很好解决当下无线通信频谱资源紧张，高成本，高辐射，高能耗的问题，
[0003]在目前常见的无线光通信系统中，每个波束经过光学系统的准直，将光能量集中发射到特定的用户终端处。但是，由于光束经过了准直，发散角极小，发射系统、接收系统需要精确的对准，以使得接收系统的探测器能接收到足够的光束能量以识别信号。这种精确的对准，需要加入额外的机电部件以及反馈算法，以精确且实时的调整发射系统、接收系统的相对的角度和位置，极大的增加了系统软硬件的复杂度；由于反馈的滞后性，并不能很好的支持接收系统的移动。另外，这类系统仅仅考虑单个接收系统、发射系统的连接，并不能支持多个发射系统、多个接收终端同时的工作。
技术实现思路
[0004]技术目的：针对现有技术中无线光通信系统需分别设计接收系统、发射系统导致系统软硬件复杂的缺陷，本专利技术公开了一种无线光通信的收发光学装置及系统，通过设计收发一体的收发光学装置，结构简单，实现无线光通信。
[0005]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种无线光通信的收发光学装置，包括依次连接的光导组件、镜头组件和窗口组件；光导组件用于传输光信号，镜头组件用于对光信号进行整形，窗口组件用于阻挡杂散光；
[0007]收发光学装置作为发射光学装置时，光导组件用作光信号入口，用于接收待发送的光信号并向镜头组件传输，镜头组件用于对光信号进行发散，窗口组件用作光信号出口，用于阻挡杂散光，发射自由空间光信号；
[0008]收发光学装置作为接收光学装置时，窗口组件用作光信号入口，用于接收自由空间光信号并阻挡杂散光，镜头组件用于对入射的光信号会聚至至光导组件，光导组件用作光信号出口，用于输出待接收的光信号。
[0009]优选地，所述光导组件包括光导光学元件和光导结构件，光导光学元件用于光学导光，通过对光束路径产生折射或反射使得光束通过；光导结构件用于固定光导光学元件，并与镜头组件连接。
[0010]优选地，所述光导光学元件为光纤阵列。
[0011]优选地，所述镜头组件包括光学镜头元件和镜头支撑元件，光学镜头元件用于光信号整形，实现远心光路，镜头支撑元件用于固定光学镜头元件，并与光导组件、窗口组件连接。
[0012]优选地，所述光学镜头元件为一片透镜或若干透镜组成的透镜组。
[0013]优选地，所述窗口组件为中空结构，两端设有圆形开口，窗口组件的一端与镜头组件连接，窗口组件的另一端用于自由空间光信号的接收和发射。
[0014]优选地，所述光导组件和镜头组件之间的距离可调。
[0015]优选地，所述收发光学装置作为发射光学装置时，发射的自由空间光信号在无线光通信距离内的接收平面上形成若干个子光斑；在所述任一子光斑范围内接收自由空间光信号，实现无线光通信。
[0016]优选地，若干个子光斑满足子光斑交叠条件时，实现子光斑区域内接收端的收发光学装置自由移动。
[0017]优选地，所述子光斑交叠条件为：相邻子光斑中心间的间距不大于子光斑的半径的倍；子光斑的半径通过发射光学装置中光导组件和镜头组件之间的距离控制。
[0018]优选地，所述收发光学装置用作接收光学装置时，若满足接收角度无间隙条件，实现接收角度范围内发射端的收发光学装置自由移动。
[0019]优选地，所述接收角度无间隙条件为：
[0020][0021]其中，y
rx
‑
n
为接收光学装置中，光导组件中第n个光纤与光轴的间距，y
rx
‑
n
‑1为接收光学装置中，光导组件中与第n个光纤最相邻的光纤与光轴的间距，f
rx
为接收光学装置中镜头组件的焦距，θ1‑
rx
‑
n
为接收光学装置中，光导组件中第n个光纤能接收光信号的最大接收角度，θ2‑
rx
‑
n
为接收光学装置中，光导组件中第n个光纤能接收光信号的最小接收角度；所述最大接收角度和最小接收角度通过光导组件和镜头组件之间的距离控制。
[0022]一种无线光通信的收发光学系统，系统中包括至少两个如以上任一所述的一种无线光通信的收发光学装置，至少一个收发光学装置作为发射光学装置，至少一个收发光学装置作为接收光学装置。
[0023]优选地，每个发射光学装置满足子光斑交叠条件，每个接收光学装置满足接收角度无间隙条件。
[0024]有益效果：本专利技术通过设计收发一体的收发光学装置，通过光导组件、镜头组件、窗口组件构成，结构简单，既可以作为发射光学装置，也可以作为接收光学装置，实现无线光通信。
附图说明
[0025]图1为实施例1中的结构示意图；
[0026]其中，1为光导组件，11为光导光学元件，12为光导结构件，2为镜头组件，21为光学镜头元件，22为镜头支撑元件，3为窗口组件；
[0027]图2为实施例1中的窗口组件结构示意图；
[0028]图3为实施例1中的光信号传输示意图；
[0029]图4为实施例2中两个收发光学装置构成的无线光通信的收发光学系统结构示意图；
[0030]图5为实施例2中三个收发光学装置构成的无线光通信的收发光学系统结构示意图；
[0031]图6为实施例2中收发光学装置光路结构示意图；
[0032]图7为实施例1中收发光学装置用作发射光学装置的光路示意图；
[0033]图8为实施例1中收发光学装置用作发射光学装置的光路参数示意图；
[0034]图9为实施例1中相邻子光斑中心间的间距与子光斑的半径关系示意图；
[0035]图10为实施例1中收发光学装置用作接收光学装置的光路示意图；
[0036]图11为实施例1中收发光学装置用作接收光学装置的光路参数示意图；
[0037]图12为实施例4中一对一通信的无线光通信的收发光学系统；
[0038]图13为实施例4中一对多通信的无线光通信的收发光学系统；
[0039]图14为实施例4中多对一通信的无线光通信的收发光学系统；
[0040]图15为实施例4中多对多通信的无线光通信的收发光学系统；
[0041]图16为实施例4中无线光通信的收发光学系统的移动性示意图；
[0042]图17为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：包括依次连接的光导组件(1)、镜头组件(2)和窗口组件(3)；光导组件(1)用于传输光信号，镜头组件(2)用于对光信号进行整形，窗口组件(3)用于阻挡杂散光；收发光学装置作为发射光学装置时，光导组件(1)用作光信号入口，用于接收待发送的光信号并向镜头组件(2)传输，镜头组件(2)用于对光信号进行发散，窗口组件(3)用作光信号出口，用于阻挡杂散光，发射自由空间光信号；收发光学装置作为接收光学装置时，窗口组件(3)用作光信号入口，用于接收自由空间光信号并阻挡杂散光，镜头组件(2)用于对入射的光信号会聚至至光导组件(1)，光导组件(1)用作光信号出口，用于输出待接收的光信号。2.根据权利要求1所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述光导组件(1)包括光导光学元件(11)和光导结构件(12)，光导光学元件(11)用于光学导光，通过对光束路径产生折射或反射使得光束通过；光导结构件(12)用于固定光导光学元件(11)，并与镜头组件(2)连接。3.根据权利要求2所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述光导光学元件(11)为光纤阵列。4.根据权利要求1所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述镜头组件(2)包括光学镜头元件(21)和镜头支撑元件(22)，光学镜头元件(21)用于光信号整形，实现远心光路，镜头支撑元件(22)用于固定光学镜头元件，并与光导组件(1)、窗口组件(3)连接。5.根据权利要求4所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述光学镜头元件(21)为一片透镜或若干透镜组成的透镜组。6.根据权利要求1所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述窗口组件(3)为中空结构，两端设有圆形开口，窗口组件(3)的一端与镜头组件(2)连接，窗口组件(3)的另一端用于自由空间光信号的接收和发射。7.根据权利要求1所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述光导组件(1)和镜头组件(2)之间的距离可调。8.根据权利要求1所述的一种无线光通信的收发光学装置，其特征在于：所述收发光学装置作为发射光学装置时，发射的自由...
【专利技术属性】
技术研发人员：张启，朱世程，曹珂，王家恒，高西奇，孙晨，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：
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