CN101986578A - 一种自由大气的紫外光通信系统 - Google Patents

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李霁野
邱柯妮
王洪勇
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Abstract

本发明提供一种自由大气的紫外光通信系统。其发射端采用紫外激光器作为光源；接收端由漫反射镜以及一个或多个光电检测器构成，光检测器由日盲型带通紫外滤光片、APD阵列以及光检测器支架构成；还可在滤光片的前面增加设置一个聚光透镜来增强收集信号光能力。紫外激光器发射出的信号光在大气信道中传输，到达接收端的漫反射镜之前以直视传输为主，到达漫反射镜后被反射到各个方向，以散射的形式传播，然后由光检测器接收来自不同方向的紫外光线信号，经过日盲型带通滤光片滤除掉杂散光并降低噪声之后，由APD阵列转换成电信号，再由后端电路处理成可识别的信息输出。采用本发明的系统，能够实现点对点或者一点对多点的广播模式的信息传输。

Description

一种自由大气的紫外光通信系统
技术领域
本发明涉及一种紫外光的大气传输系统，尤其涉及一种自由大气的紫外光通信系统。
背景技术
目前人们所掌握的自由空间的通信包括无线电通信、微波通信、红外激光通信等几种。但是由于微波通信、无线电通信的保密性不高，容易被敌方窃听、干扰。而红外激光通信只能是点对点的直视通信，若在通信链路中有障碍物阻挡，通信就会中断，为了弥补上述不足，近几年紫外光通信越来越受到人们的重视。
紫外光通信是一门新兴的通信技术。通信载体利用的是日盲区的紫外光波(波长范围：200nm～280nm)，相比于上述的几种通信，局域范围内的紫外光通信具有其他几种通信不可比拟的优点。由于紫外光的波长较短，根据瑞利散射理论，紫外光在大气中更容易散射，利用紫外光的散射通信可以很容易绕过障碍物，实现非视距传输。另外，紫外光在大气中传输时衰减严重，在传输所能到达的距离以外不容易被干扰和窃听，使紫外通信的保密性很高，全天候工作也是紫外光通信的显著特点之一。
但目前出现的紫外光通信系统主要采用紫外低压汞灯作为发射光源，其功率比较大，对人的身体非常有害，并且目前国内的日盲紫外LED的技术还不成熟，还无法开发出实用的日盲紫外LED来替代。另外，直射光只能实现点对点的信息传输，无法实现一点对多点的广播模式的信息传输。
发明内容
针对上述现有技术中存在的各种不足，本发明的目的在于提供一种新型的自由大气的紫外光通信系统。其采用紫外激光器作为发射光源，并且在接收端利用漫反射镜将直射光转换为散射光，从而可实现非直视的广播模式的信息传输。
本发明的自由大气的紫外光通信系统由发射端和接收端两部分构成。所述发射端采用日盲波段的紫外激光器作为光源；所述接收端由漫反射镜以及一个或多个光检测器构成。其中，光检测器由日盲型带通紫外滤光片、APD阵列以及光检测器支架构成。另外，为了增强接收端收集光的能力，可以在滤光片的前面再设置一个聚光透镜来收集信号光，以增大信号光的收集范围。
所述发射端的紫外激光器，采用内调制的方式实现光信号调制。发射信号在大气信道中传输，在到达所述接收端的漫反射镜之前以直视传输为主，当光线到达漫反射镜后，被漫反射镜反射到各个不同的方向，此时光线以散射的形式传播。此时在以漫反射镜为中心的局域范围内充满了信号光，然后由光检测器接收来自不同方向的紫外光线信号，接收到的信号光经过日盲型带通滤光片滤除掉杂散光并降低噪声之后，由APD阵列转换成电信号，再由后端的放大滤波电路处理成可识别的信息输出，从而实现非直视的点对点或者一点对多点的广播模式通信。
本发明的自由大气的紫外光通信系统的有益效果在于：通过采用紫外激光器作为发射光源，使信号光的光束准直，且能量集中，传输距离较远。当信号光到达漫反射镜时，光束被漫反射镜反射到各个方向，即可以在反射光能够到达的局域范围内，在各个方向上都能够接收到光信号，从而实现非直视信息传输。并且，在检测信号光时，为了增强光检测器对信号光的采集能力，本发明采用APD阵列来增大感光面积，以便能够最大程度地接收信号光。
附图说明
图1是本发明的自由大气的紫外光通信系统的结构构成示意图。
图2是本发明的自由大气的紫外光通信系统接收端的光检测器的构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的自由大气的紫外光通信系统作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1是本发明的自由大气的紫外光通信系统的结构构成示意图。如图1所示，本发明的自由大气的紫外光通信系统由发射端和接收端两部分构成。针对目前紫外低压汞灯的功率比较大，对人的身体有害，并且国内日盲紫外LED的技术不成熟，目前还无法达到开发出实用的日盲紫外LED，所以在本发明中，发射端选择紫外激光器1作为光源。所述接收端包括漫反射镜2以及一个或多个光检测器3。光检测器3可以单独使用接收来自信源的信息，也可以同时使用多个来接收信源的信息。当n≥2，即有多个独立的光检测器3时，就可以实现一点对多点的广播模式通信。
图2是本发明的自由大气的紫外光通信系统接收端的光检测器的构成示意图。如图2所示，光检测器3由日盲型带通紫外滤光片5、APD阵列6以及光检测器支架7构成。另外，为了增强接收端收集光的能力，可以在日盲型带通紫外滤光片5的前面增加设置一个聚光透镜4来收集信号光，以增大信号光的收集范围。
聚光透镜4用以收集更多的信号光，日盲型带通滤光片5的作用是滤除掉杂散光，降低噪声，接收到的光信号由APD阵列6转变成电信号，再经由后端放大滤波电路输出信号。
本发明的自由大气的紫外光通信系统，是基于日盲波段(200nm～280nm)的紫外光波作为信号传输的载体，发射端的发射光源为紫外激光器1，可以对其采用内调制的方式实现光信号调制。发射信号在大气信道中传输，在到达漫反射镜2之前以直视传输为主，当光线到达漫反射镜2后，被漫反射镜2反射到各个不同的方向，此时光线以散射的形式传播，在以漫反射镜2为中心的局域范围内充满了信号光，再由光检测器3接收来自不同方向的紫外光线信号，接收到的信号光经由APD阵列6转换成电信号，再由后端的放大滤波电路处理成可识别的信息输出，从而实现非直视的点对点或者一点对多点的广播模式通信。

Claims (3)

1.一种自由大气的紫外光通信系统，由发射端和接收端构成，其特征在于，
所述发射端采用日盲波段的紫外激光器作为光源；
所述接收端由漫反射镜以及一个或多个光电检测器构成，其中，光检测器由日盲型带通紫外滤光片、APD阵列以及光检测器支架构成；
由所述紫外激光器发射出的信号光在大气信道中传输，在到达所述接收端的漫反射镜之前以直视传输为主，当光线到达所述漫反射镜后，被漫反射镜反射到各个不同的方向，以散射的形式传播，然后由所述光检测器接收来自不同方向的紫外光线信号，接收到的信号光经过所述日盲型带通滤光片滤除掉杂散光并降低噪声之后，由所述APD阵列转换成电信号，再由后端的放大滤波电路处理成可识别的信息输出，实现点对点或者一点对多点的广播模式的信息传输。
2.如权利要求1所述的自由大气的紫外光通信系统，其特征在于，所述光检测器中，在所述日盲型带通滤光片的前面还设置有聚光透镜，用以增大信号光的收集范围。
3.如权利要求1所述的自由大气的紫外光通信系统，其特征在于，所述发射端的紫外激光器，采用内调制的方式实现光信号调制。
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