CN101458362A - 一种光束发散角可调的无线光通信发射天线 - Google Patents
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Abstract
本发明述及一种光束发散角可调的无线光通信发射天线。它包括一个光学透镜、一个光纤连接盘和一根入射光纤，入射光纤的一端固定在光纤连接盘上，另一端与数据输入设备连接，光学透镜固定于外螺纹套管的一端，外螺纹套管的外表面套上弹簧后从内螺纹套管的一端旋入，光纤连接盘固定于内螺纹套管的另一端，光学透镜的主轴与入射光纤端面的中心在一条直线上。光束发散角可调是通过改变入射光纤与光学透镜的轴向距离实现的。本发明结构简单，制造成本低，发射光束的发散角可调过程简单易行，有效解决了不同无线光通信系统的对准和通信过程中对发散角的不同要求，实现了瞄准和通信的一体化，便于大批量生产，适用于常规点到点的静止无线光通信和某些特殊场合的运动型无线光通信中的光发射系统。
Description
技术领域：
本发明涉及一种光束发散角可调的无线光通信发射天线，能够实现无线光通信中光束的瞄准和通信的一体化，属于通信领域。
背景技术：
无线光通信是一种新兴的宽带通信技术。它具有传输速率高、安全保密性强、无需申请频率许可证、安装迅速方便等优点，广泛应用于备用网络链路、应急通信、局域网接入、最后一公里接入等领域。
在无线光通信中，携带信息的光信号在大气中进行传输，具有很强的方向性。因此，在进行通信的时候，发射端和接收端之间必须对准。对准是无线光通信系统正常通信的基础。
在常规点到点的静止无线光通信系统中，在对准时，发射光束的发散角较大，使得光束能量分散，不利于通信；而在进行通信时，其发射光束的发散角很小，使得光束能量集中，有利于增加传输距离和维持正常通信。
在某些特殊场合(如大型港口自动化码头集装箱转运状态监控、工业中的桥吊监控等)使用的运动型无线光通信，其通信距离较短。在瞄准时，需要发射光束的发散角较小；而在通信时，要求较大的发散角，使光接收端在运动中始终能接收到光信号。
目前，国内外的无线光通信系统主要采用多个光学透镜和自动控制单元组成的光学发射系统实现发散角的可调，使得系统的造价昂贵、技术比较复杂，无法做到结构紧凑和低成本制造。因此，一种有效的发散角可调的发射天线是无线光通信系统正常运行的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现光束瞄准和通信一体化一种的光束发散角可调的无线光通信发射天线。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种光束发散角可调的无线光通信发射天线，包括一个光学透镜、一个光纤连接盘和一根入射光纤组成。
入射光纤的一端固定在光纤连接盘上，另一端与数据输入设备连接。入射光纤可以是单模光纤，也可以是多模光纤。携带数据信息的光信号经过数据输入设备输入到入射光纤中，入射光纤的输出端面位于光学透镜的焦平面附近，光学透镜的主轴与入射光纤输出端的中心在一条直线上。不同入射光纤的数值孔径需要与之相配的光学透镜，以实现最大效率的光信号功率发射。光纤连接盘的型号可以是FC/PC(UPC)、SC/PC、ST/PC等。
光学透镜固定于外螺纹套管的一端，外螺纹套管的外表面套上弹簧后从内螺纹套管的一端旋入，光纤连接盘固定于内螺纹套管的另一端。光学透镜的类型是球面透镜或者非球面透镜，其尺寸大小与外螺纹套管的尺寸相配。外螺纹套管和内螺纹套管的制作材料可以是铝、钢、铜等金属，也可以是塑料等非金属材料。内螺纹套管的另一端做成凹型，使得弹簧旋入旋出时保持稳定。通过垫圈和卡环把光学透镜固定在外螺纹套管端头内孔中。
本发明所述的光束发散角可调是通过改变入射光纤与光学透镜的轴向距离实现的。当轴向距离变短时，发散角变大；当轴向距离变长时，发散角变小。根据不同的应用场合，瞄准和通信时的发散角可随时调整并固定。在常规点到点的静止无线光通信系统中，在对准时，发射光束的发散角较大，而在进行通信时，其发射光束的发散角很小；在某些特殊场合(如大型港口自动化码头集装箱转运状态监控、工业中的桥吊监控等)使用的运动型无线光通信，由于通信距离较短，在瞄准时，需要发射光束的发散角较小，而在通信时，发散角较大，使光接收端在运动中始终能接收到光信号。
本发明所述的弹簧是由钢、铜等金属材料制成的。发散角的调整范围决定弹簧圈数和长度，弹簧的内径和外径大小与内外螺纹套管的直径相关，并与外螺纹套管套在一起，旋入时弹簧压缩，旋出时弹簧伸展。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1、采用光学透镜、弹簧、内螺纹套管、外螺纹套管、光纤连接盘、入射光纤组成一种无线光通信发射天线，结构简单，制造成本低；2、发射光束的发散角可调过程简单易行，有效解决了不同无线光通信系统的对准和通信过程中对发散角的不同要求；3、通过简单的光发射天线结构，实现瞄准和通信的一体化，便于大批量生产。因此，本发明适用于常规点到点的静止无线光通信和某些特殊场合的运动型无线光通信中的光发射系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明发散角的变化示意图。
具体实施方式
本发明所涉及的一个优选实施例结合附图说明如下：
参见图1。本例一种光束发散角可调的无线光通信发射天线，由光学透镜1、弹簧2、内螺纹套管3、外螺纹套管4、光纤连接盘5、入射光纤6组成。入射光纤6的一端固定在光纤连接盘5上，另一端与数据输入设备连接，光学透镜1固定于外螺纹套管4的一端，外螺纹套管4的外表面套上弹簧2后从内螺纹套管3的一端旋入，光纤连接盘5固定于内螺纹套管3的另一端，光学透镜1的主轴与入射光纤6端面的中心在一条直线上。
光纤连接盘5通过螺钉7固定于内螺纹套管3的一端。弹簧2与外螺纹套管4套在一起，旋入时弹簧2压缩，旋出时弹簧2伸展。内螺纹套管3的另一端做成凹型，使得弹簧2旋入旋出时保持稳定。通过垫圈8和卡环9把光学透镜1固定在外螺纹套管4端头内孔中。改变入射光纤6和光学透镜1之间的轴向距离，调节发散角大小。当外螺纹套管4旋入且轴向距离变短时，发散角变大；当外螺纹套管4旋出且轴向距离变长时，发散角变小，参见图2。
在常规点到点的静止无线光通信系统中，在对准时，首先选用650nm红光光源，入射光纤6发射红光。发射光束的发散角较大，光束能量分散，便于静止的无线光通信系统对准；而在进行通信时，向入射光纤6中输入携带数据信息的某一波长的光信号，其发射光束的发散角很小，光束能量集中，有利于增加传输距离和维持正常通信。
在某些特殊场合(如大型港口自动化码头集装箱转运状态监控、工业中的桥吊监控等)使用的运动型无线光通信，其通信距离较短。在瞄准时，也是首先选用650nm红光光源，根据轨道振动情况，调整发散角大小，便于近端对准；而在进行通信时，向入射光纤(6)中输入携带数据信息的某一波长的光信号，其发射光束的发散角较大，使光接收端在运动中始终能接收到光信号。
Claims (2)
1.一种光束发散角可调的无线光通信发射天线，包括一个光学透镜(1)、一个光纤连接盘(5)和一根入射光纤(6)，其特征在于所述入射光纤(6)的一端固定在所述光纤连接盘(5)上，另一端与数据输入设备连接；所述光学透镜(1)固定于一个外螺纹套管(4)的一端，所述外螺纹套管(4)的外表面套上一个弹簧(2)后从一个内螺纹套管(3)的一端旋入，所述光纤连接盘(5)固定于所述内螺纹套管(3)的另一端，所述光学透镜(1)的主轴与入射光纤(6)端面的中心在一条直线上。
2.根据权利要求1所述的光束发散角可调的无线光通信发射天线，其特征在于所述光纤连接盘(5)型号为FC/PC(UPC)、或SC/PC、或ST/PC等；所述光学透镜(1)为球面透镜或非球面透镜；所述光学透镜(1)通过垫圈(8)和卡环(9)固定在所述外螺纹套管(4)端头内孔中。
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