在空间中定向具有大光谱带的光波的传输图和/或接收图的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学装置(1)，其装备无线光学通信网络(3)的通信设备(2)且包括一个整体的光学元件(11)，光学装置包括至少一个直纹光学表面，该表面具有弯曲的母线，弯曲的母线选择成具有随角位置进行谐波变化的方向，以便在空间上定向光波的传输图和/或接收图。间上定向光波的传输图和/或接收图。间上定向光波的传输图和/或接收图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在空间中定向具有大光谱带的光波的传输图和/或接收图的光学装置


[0001]本专利技术涉及无线光学网络，更具体地说涉及光学装置，该光学装置配备此类网络的某些通信设备。
[0002]本专利技术特别适用于负责在空间中定向光波的传输图和/或接收图的光学装置，用于无线光学网络的无线光学通信(OWC:“Optical Wireless Communication”)，所述设备可能是LiFi(“Light Fidelity”光保真度)类型的。但本专利技术涉及LiFi以外的其他类型的无线通信，例如以太赫兹(THz)辐射通信、微波通信或无线电通信。

技术介绍

[0003]应该注意的是，无线光学通信设备，例如是光信号中继器，即一种通信设备，该通信设备包括接收来自无线光学网络的第一个节点的光波(或光学信号)的接收器、和将这些接收的光波(或光学信号)传输到因阻碍光波通过的障碍物而与第一个节点分离的至少第二个节点的发射器组成。这种光学信号中继器可以是单向的或双向的。
[0004]存在能够在空间中定向光波的传输图和/或接收图(或“beam steering”光束转向)的多种类型的光学装置。
[0005]如此，某些光学装置包括与伺服机构相关的电流计，这需要高功率电源，并因此阻止在低成本、低能耗的OWC无线光学通信设备中的使用。
[0006]其他光学装置包括微机电系统(MEMS：“MicroElectroMechanical System)和偏转器。这些MEMS允许通过微透镜或微镜的受控定向或通过微型执行器对镜子的局部变形，在空间中改变传输图。该解决方案也需要高功率电源，价格昂贵，不太耐用(通常约为两年)，并提供相对有限的方向范围。
[0007]还有其他光学装置包括全息或衍射元件。它们很简单，耗电量很少，但价格昂贵，且不适合大光谱带。
[0008]还有其他光学装置包括一个具有至少一个光学表面的透镜，其光学表面的特定形状允许在空间中定向光波的传输图和/或接收图。美国专利US
‑
B2 7,113,352中描述的光学装置尤其如此，其中透镜是整体的且包括至少一个带有直线(直的)母线的被称为“直纹的(r
é
gl
é
e)”光学表面。“整体(monolithique)”一词是指由单一件组成，如果光学表面通过母线的平移和/或旋转产生，则称为“直纹的”。例如，如果光学表面通过直线段生成，并且母线的所有点的初始位置仅与最终位置重合，则生成环形直纹光学表面，后者的内部点完全光滑。这种光学表面的一个众所周知的实施例是莫比乌斯带。这种类型的光学装置制造起来当然很便宜，耗电很少，但很难用于大光谱带。
[0009]因此，希望提供一种光学装置，其允许避免至少一部分上述的问题和限制。

技术实现思路

[0010]为此，特别提出一种光学装置，一方面，其旨在构成无线光学通信网络通信设备的
一部分，另一方面，其包括一个整体的光学元件并包括能够在空间中定向光波的传输图和/或接收图的至少一个直纹光学表面。
[0011]这种光学装置的特点是，所述光学元件的至少一个直纹光学表面具有弯曲的母线，弯曲母线选择成具有随角位置进行谐波变化的方向。“谐波函数”在这里应理解为具有循环变化的函数，不受周期数限制，或者没有周期数。
[0012]因此，我们布置一光学装置制造成本低廉，耗电少，并可用于大光谱带和提供相对较大的定向范围。
[0013]本专利技术的光学装置可具有可以单独或组合使用的其他功能，特别是：
‑
其(每个)光学元件的直纹光学表面可具有连续变化的方向，在泰勒级数中具有无限可微性和可表达性；
‑
在前面的选项存在下，包含弯曲母线的平面可以是经线的。在这种情况下，母线可用以极坐标表示的位置矢量表示，p1＝[
±
R(α)cos(α+β),R(α)sin(α+β)]，其中，α是仰角，R(α)是矢量半径的范数，β是随角位置进行谐波变化的倾角；
‑
在前面的子选项存在下，矢量半径的范数R(α)可随角位置进行谐波变化；
‑
光学元件的直纹光学表面可以是保证总内部反射的内部表面；并且，光学元件的折射率随角位置而进行谐波变化；
‑
光学元件的(每个)直纹光学表面可以是开放的或封闭的。
[0014]本专利技术也提出一种通信设备，其旨在构成光学无线网络的一部分，通信设备包括至少一个第一接收器和/或至少一个第一发射器，所述第一接收器用于接收来自无线光学网络的第一设备的光波，所述第一发射器适于将光波传输到光无线网络的第一设备或第二设备。
[0015]这种通信设备的特点是，通信设备至少包括上述类型的第一光学装置，其放置在可能的第一接收器的上游和/或可能的第一发射器的下游。
[0016]本专利技术的通信设备可具有可以单独或组合使用的其他功能，特别是：
‑
在第一个称为“同步的”实施例中，该通信设备可包括第一接收器和第一发射器，第一光学装置放置在第一接收器的上游和第一发射器的下游，以便在空间中定位光波的接收图和传输图；
‑
在第一个实施例中，第一发射器适于将来自第二设备的其他光波传输到第一设备。在这种情况下，通信设备还可包括第二发射器、第二接收器和第二光学装置，所述第二发射器耦合到第一接收器并适于将来自第一接收器的光波传输到第二设备，所述第二接收器适于接收来自第二设备的其他光波，且耦合到第一发射器，所述第二光学装置放置在第二接收器的上游和第二发射器的下游，以便在空间中定位来自第二设备的其他光波的接收图和用于传输光波的图；
‑
在第二个称为“异步的”实施例中，该通信设备可包括第一接收器和第一发射器，第一光学装置放置在第一接收器的上游，以便在空间中定位光波的接收图。在这种情况下，通信设备可包括放置在第一发射器下游的第二光学装置，以便在空间上定向光波的传输图；
‑
在第二个实施例中，第一发射器适于向第一设备传输来自第二设备的其他光波。在这种情况下，通信设备还可包括第二发射器、第二接收器、第三光学装置和第四光学装
置，所述第二发射器与第一接收器耦合，适于向第二设备传输来自第一接收器的光波，所述第二接收器适于接收来自第二设备的其他光波，且耦合到第一发射器，所述第三光学装置放置在第二接收器的上游，以便在空间上定位来自第二设备的其他光波的接收图，所述第四光学装置放置在第二发射器的下游，以便在空间上定向光波的传输图；
‑
例如，通信设备可以构成光信号中继器，和/或光信号多路复用器，和/或光信号扩展器，和/或光信号组合器。
附图说明
[0017]借助于以下参照附图和仅作为示例给出的说明，本专利技术将得到更好的理解，附图如下：
[0018]图1在功能上示意地示出具有两个本专利技术光学装置、构成无线光学网络一部分的光学信号中继器的第一实施例；
[0019]图2在功能上示意地示出具有四个本专利技术光学设备、构成光无线网络的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.光学装置(1)，其用于无线光学通信网络(3)的通信设备(2)，所述光学装置(1)包括一个整体的光学元件(11)并包括能够在空间中定向光波的传输图和/或接收图的至少一个直纹光学表面，其特征在于，所述光学元件(11)的至少一个直纹光学表面具有弯曲的母线，弯曲的母线选择成具有随角位置进行谐波变化的方向。2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述光学元件(11)的直纹光学表面具有一个连续变化的方向，在泰勒级数中具有无限可微性和可表达性。3.根据权利要求2所述的光学装置，其特征在于，所述平面是经向的；并且，所述母线由极坐标中的位置向量表示：p1＝[
±
R(α)cos(α+β),R(α)sin(α+β)]，其中，α是仰角，R(α)是矢量半径的范数，β是随角位置进行谐波变化的倾角。4.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，矢量半径的所述范数R(α)随角度位置而进行谐波变化。5.根据权利要求1至4之一所述的光学装置，其特征在于，所述光学元件(11)的所述直纹光学表面是保证总内部反射的内部表面；并且，所述光学元件(11)的折射率随角位置而进行谐波变化。6.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，其特征在于，所述光学元件(11)的直纹光学表面是开放的或封闭的。7.用于光学无线通信网络(3)的通信设备(2)，所述通信设备(2)包括至少第一接收器(9
‑
1)和/或至少一个第一发射器(10
‑
1)，所述至少第一接收器适于接收来自所述无线光学网络(3)的第一设备(4)的光波，所述至少一个第一发射器适于将光波传输到所述无线光学网络(3)的所述第一设备(4)或传输到第二设备(5)，其特征在于，所述通信设备具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的第一光学装置(1
‑
1)，第一光学装置布置在所述第一接收器(9
‑
1)的上游和/或所述第一发射器(10
‑
1)的下游。8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备包括所述第一接收器(9
‑
1)和所述第一发射器(10
‑
1)；并且，所述第一光学装置(1
‑
1)位于所述第一接收器(9
‑
1)的上游和所述第一发射器(10
‑
1)的下游，以便在空间中定向光波的接收图和光波的传输图。9.根据权利要求8所述的通信设备，其特征在于，所述第一发射器(10
‑
1)适于将来自所述第二设备(5)的其他光波传输到所述第一设备(4)；并且，所述通信设备包括一第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：奥莱德通信公司，
类型：发明
国别省市：