CN108512602B - 一种无线激光通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线激光通信设备，包括：激光发射模块包括：半导体激光器、数字微镜器件、光发射天线系统、波形生成单元、调制单元、驱动电路、监测电路和功率调控电路；激光接收模块包括：光接收天线系统、光电探测器、信号处理电路和调制单元；接口扩展模块包括：输入输出微波接口电路、输入输出光纤接口单元、光电转换电路、两码型转换单元、激光发射电路、四路选通开关和通用接口集成电路。本发明通过微处理器对驱动电路的功率实现波形变换，及结合监测电路和功率调控电路对驱动电路进行监测调控，可使半导体激光器发出稳定的需求功率输出，且需求的连续波功率和各种脉冲功率之间可以方便的切换，其控制简单，响应速度快。

Description

一种无线激光通信设备
技术领域
本发明涉及激光通信领域，更具体的涉及一种无线激光通信设备。
背景技术
无线激光通信是指以激光作为载波、大气作为传输介质的光通信，激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点，很适合作为短距离光通信的载体。与微波通信相比，无线激光通信具有无需申请通信频段、信息容量大、频带宽、抗电磁干扰能力强、保密性好等特点。与光纤通信相比以及其他有线通信相比，具有机动灵活、运行成本低、易于推广等特点。
目前，在众多的激光应用领域，都要求激光器能够给出可接受范围内的稳定的需求功率输出，且需要连续波功率和各种脉冲功率之间可以方便的切换，控制简单，响应速度快，若连续功率及脉冲功率之间的切换不能简单的快速完成，则会影响激光应用效果。具体地，在激光通信领域同样要求其中的激光器能够给出可接受范围内的稳定的需求功率输出，且需要连续波功率和各种脉冲功率之间可以方便的切换。但是，现有的激光通信设备通常不考虑功率的变化情况和功率输出的稳定性问题。
发明内容
本发明实施例提供一种无线激光通信设备，用以解决现有技术中存在的问题。
本发明实施例提供一种无线激光通信设备，包括：激光发射模块、激光接收模块、接口扩展模块和微处理器；
所述激光发射模块包括：半导体激光器、数字微镜器件、光发射天线系统、波形生成单元、调制单元、驱动电路、监测电路和功率调控电路；
所述半导体激光器的输出端连接所述数字微镜器件的输入端，所述数字微镜器件的输出端连接所述光发射天线系统的输入端；所述波形生成单元的输入单与所述微处理器连接，所述波形生成单元的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的输出端与半导体激光器的输入端连接；所述功率调控电路的双向端与所述微处理器连接，所述功率调控电路的输出端与所述驱动电路的反馈端连接，所述驱动电路的监测端与所述监测电路的输入端连接，所述监测电路的输出端与所述功率调控电路的输入端连接；所述调制单元的输入端与所述微处理器连接，所述调制单元的输出端与所述驱动电路的第二输入端连接；
所述激光接收模块包括：光接收天线系统、光电探测器、信号处理电路和调制单元；
所述光接收天线系统的输出端与所述光电探测器的输入端连接，所述光电探测器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与解调单元的输入端连接，所述解调单元的输出端与所述微处理器连接；
所述接口扩展模块包括：输入微波接口电路、输入光纤接口单元、光电转换电路、第一码型转换单元、第二码型转换单元、输出微波接口电路、激光发射电路、输出光纤接口电路、四路选通开关和通用接口集成电路；
所述输入微波接口电路通过所述第一码型转换单元与所述微处理器连接，所述输入光纤接口电路依次通过所述第一码型转换单元和所述光电转换电路与所述微处理器连接，所述微处理器依次通过所述第二码型转换单元和所述激光发射电路与所述输出光纤接口电路，所述微处理器通过所述第二码型转换单元与所述输出微波接口电路连接，所述四路选通开关和所述通用接口集成电路均与所述微处理器连接；
所述微处理器连接还连接有显示屏和波形控制按键。
进一步地，所述半导体激光器通过电压转换模块与电源连接。
进一步地，所述信号处理电路包括：放大电路、整形电路及判决再生电路。
进一步地，所述通用接口集成电路包括：串口、USB接口电路、RJ45接口电路和SC接口电路。
进一步地，所述数字微镜器件含有百万个用电信号控制的微镜。
进一步地，所述光发射天线系统由发射半导体激光器和设置于其光路上的发射镜构成。
进一步地，所述光接收天线系统的光路上依次设置有校正镜、胶合镜、主镜、滤光片、聚光镜胶合镜、滤光片聚光镜和探测器。
进一步地，所述波形生成单元，用于生成连续波、门脉冲、强脉冲或超脉冲。
本发明实施例中，提供一种无线激光通信设备，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明通过微处理器对驱动半导体激光器工作的驱动电路的功率实现波形变换，及结合监测电路和功率调控电路对半导体激光器的驱动电路进行监测调控，可以使半导体激光器发出可接受范围内的稳定的需求功率输出，且需求的连续波功率和各种脉冲功率之间可以方便的切换，其控制简单，响应速度快。本发明通过在半导体激光器和光发射天线系统之间设置数字微镜器件，由于数字微镜器件含有百万个用电信号控制的微镜，从而可以实现多通道通信。本发明连接有光纤输入输出端、微波输入输出端和通用接口集成电路，且通过四通选通开关选择光纤输入输出端、微波输入输出端四个端的工作状态，丰富了通信接口，增强了实用性；其中，设置两个码型转换单元，可以方便地对输入输出的波型码进行转换调节。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种无线激光通信设备原理图；
图2为本发明实施例提供的光发射天线系统示意图；
图3为本发明实施例提供的光接受天线系统示意图。
附图标记说明：
21-发射半导体激光器，22-发射镜，31-校正镜9，32-胶合镜，33-主镜，34-滤光片，35-聚光镜胶合镜，36-滤光片聚光镜，37-探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种无线激光通信设备原理图。如图1所示，该设备包括：激光发射模块、激光接收模块、接口扩展模块和微处理器。
具体地，激光发射模块包括：半导体激光器、数字微镜器件、光发射天线系统、波形生成单元、调制单元、驱动电路、监测电路和功率调控电路。
其连接关系如下：
半导体激光器的输出端连接数字微镜器件的输入端，数字微镜器件的输出端连接光发射天线系统的输入端；波形生成单元的输入单与微处理器连接，波形生成单元的输出端与驱动电路的第一输入端连接，驱动电路的输出端与半导体激光器的输入端连接；功率调控电路的双向端与微处理器连接，功率调控电路的输出端与驱动电路的反馈端连接，驱动电路的监测端与监测电路的输入端连接，监测电路的输出端与功率调控电路的输入端连接；调制单元的输入端与微处理器连接，调制单元的输出端与驱动电路的第二输入端连接。
进一步地，半导体激光器通过电压转换模块与电源连接。
进一步地，数字微镜器件含有百万个用电信号控制的微镜。
进一步地，参见图2，光发射天线系统由发射半导体激光器21和设置于其光路上的发射镜22构成。
进一步地，波形生成单元，用于生成连续波、门脉冲、强脉冲或超脉冲。
需要说明的是，为半导体激光器有一个恒定的光输出功率，设置功率调控电路，监测电路实时监视驱动电路的输出功率，并反馈给微处理器，当输出光功率发生变化时，微处理器启动功率调控电路，并驱动电流朝相反的方向变化，始终保持光输出功率为恒定值。
具体地，激光接收模块包括：光接收天线系统、光电探测器、信号处理电路和调制单元。
其连接关系如下：
光接收天线系统的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与解调单元的输入端连接，解调单元的输出端与微处理器连接。
进一步地，参见图3，光接收天线系统的光路上依次设置有校正,31、胶合镜32、主镜33、滤光片34、聚光镜胶合镜35、滤光片聚光镜36和探测器37。
进一步地，信号处理电路包括：放大电路、整形电路及判决再生电路。
具体地，接口扩展模块包括：输入微波接口电路、输入光纤接口单元、光电转换电路、第一码型转换单元、第二码型转换单元、输出微波接口电路、激光发射电路、输出光纤接口电路、四路选通开关和通用接口集成电路。
其连接关系如下：
输入微波接口电路通过第一码型转换单元与微处理器连接，输入光纤接口电路依次通过第一码型转换单元和光电转换电路与微处理器连接，微处理器依次通过第二码型转换单元和激光发射电路与输出光纤接口电路，微处理器通过第二码型转换单元与输出微波接口电路连接，四路选通开关和通用接口集成电路均与微处理器连接。微处理器连接还连接有显示屏和波形控制按键。
进一步地，通用接口集成电路包括：串口、USB接口电路、RJ45接口电路和SC接口电路。
需要说明的是，光电转换电路实际上也可以为光电探测器；激光发射电路包括：激光器和激光器的驱动电路。
综上所述，本发明通过微处理器对驱动半导体激光器工作的驱动电路的功率实现波形变换，及结合监测电路和功率调控电路对半导体激光器的驱动电路进行监测调控，可以使半导体激光器发出可接受范围内的稳定的需求功率输出，且需求的连续波功率和各种脉冲功率之间可以方便的切换，其控制简单，响应速度快。本发明通过在半导体激光器和光发射天线系统之间设置数字微镜器件，由于数字微镜器件含有百万个用电信号控制的微镜，从而可以实现多通道通信。本发明连接有光纤输入输出端、微波输入输出端和通用接口集成电路，且通过四通选通开关选择光纤输入输出端、微波输入输出端四个端的工作状态，丰富了通信接口，增强了实用性；其中，设置两个码型转换单元，可以方便地对输入输出的波型码进行转换调节。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种无线激光通信设备，其特征在于，包括：激光发射模块、激光接收模块、接口扩展模块和微处理器；
所述激光发射模块包括：半导体激光器、数字微镜器件、光发射天线系统、波形生成单元、调制单元、驱动电路、监测电路和功率调控电路；
所述半导体激光器的输出端连接所述数字微镜器件的输入端，所述数字微镜器件的输出端连接所述光发射天线系统的输入端；所述波形生成单元的输入单与所述微处理器连接，所述波形生成单元的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的输出端与半导体激光器的输入端连接；所述功率调控电路的双向端与所述微处理器连接，所述功率调控电路的输出端与所述驱动电路的反馈端连接，所述驱动电路的监测端与所述监测电路的输入端连接，所述监测电路的输出端与所述功率调控电路的输入端连接；所述调制单元的输入端与所述微处理器连接，所述调制单元的输出端与所述驱动电路的第二输入端连接；所述波形生成单元，用于生成连续波、门脉冲、强脉冲或超脉冲；
所述激光接收模块包括：光接收天线系统、光电探测器、信号处理电路和调制单元；
所述光接收天线系统的输出端与所述光电探测器的输入端连接，所述光电探测器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与解调单元的输入端连接，所述解调单元的输出端与所述微处理器连接；
所述接口扩展模块包括：输入微波接口电路、输入光纤接口单元、光电转换电路、第一码型转换单元、第二码型转换单元、输出微波接口电路、激光发射电路、输出光纤接口电路、四路选通开关和通用接口集成电路；
所述输入微波接口电路通过所述第一码型转换单元与所述微处理器连接，所述输入光纤接口单元依次通过所述光电转换电路和所述第一码型转换单元与所述微处理器连接，所述微处理器依次通过所述第二码型转换单元和所述激光发射电路与所述输出光纤接口电路，所述微处理器通过所述第二码型转换单元与所述输出微波接口电路连接，所述四路选通开关和所述通用接口集成电路均与所述微处理器连接；
所述微处理器连接还连接有显示屏和波形控制按键。
2.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述半导体激光器通过电压转换模块与电源连接。
3.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述信号处理电路包括：放大电路、整形电路及判决再生电路。
4.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述通用接口集成电路包括：串口、USB接口电路、RJ45接口电路和SC接口电路。
5.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述数字微镜器件含有百万个用电信号控制的微镜。
6.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述光发射天线系统由发射半导体激光器和设置于其光路上的发射镜构成。
7.如权利要求1所述的无线激光通信设备，其特征在于，所述光接收天线系统的光路上依次设置有校正镜、胶合镜、主镜、滤光片、聚光镜胶合镜、滤光片聚光镜和探测器。
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