CN114499675B - 无线光通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线光通信系统，本申请的无线光通信系统包括光源模块、调制模块、色散模块、信号获取模块和信号处理模块。调制模块与光源模块的一端连接，用于对光源模块的参数进行调制，以得到激光信号；色散模块与光源模块的另一端连接，用于将激光信号进行分光处理；信号获取模块与色散模块耦合连接，用于对分光后的激光信号进行处理得到电信号；信号处理模块与信号获取模块通信连接，用于将电信号进行调制后输出。本申请通过调制模块对光源模块输出的光源信号进行调制，能够有效缩减系统的体积，便于集成化；同时通过色散模块将激光信号进行分光，能够将不同波长的光束传输到不同的位置，使得不同位置的用户的通信需求均能得到满足。

Description

无线光通信系统

技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其是涉及一种无线光通信系统。

背景技术

相关技术中，随着科学技术的进步与发展，对通信技术的要求日益提高。为了实现室内无线光通信，往往利用固态可调谐光源结合二维光栅的方式构建室内光通信系统，然而该系统体积较大，不利于集成化，并且信号覆盖范围窄，无法满足多用户的使用需求。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种无线光通信系统，能够缩小系统的体积，便于集成化，同时信号覆盖范围广，能满足同一空间不同位置的用户使用需求。

根据本申请的第一方面实施例的无线光通信系统，包括：

光源模块，用于光源信号；

调制模块，与所述光源模块的一端连接，用于对所述光源模块的参数进行调制，以得到激光信号；

色散模块，与所述光源模块的另一端连接，用于将所述激光信号进行分光处理；

信号获取模块，与所述色散模块耦合连接，用于对分光后的所述激光信号进行处理得到电信号；

信号处理模块，与所述信号获取模块通信连接，用于将所述电信号进行调制后输出。

根据本申请实施例的无线光通信系统，至少具有如下有益效果：通过调制模块对光源模块输出的光源信号进行调制，能够有效缩减系统的体积，便于集成化；同时通过色散模块将激光信号进行分光，能够将不同波长的光束传输到不同的位置，使得不同位置的用户的通信需求均能得到满足。

根据本申请的一些实施例，所述光源模块为垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器的调谐范围为9nm，用于输出光源信号。

根据本申请的一些实施例，所述调制模块包括：信号发生器，用于根据预设参数输出对应的控制信号；驱动电路板，所述驱动电路板与所述信号发生器通信连接，用于根据所述控制信号驱动所述光源模块输出所述激光信号。

根据本申请的一些实施例，所述调制模块还包括：温度控制单元，所述温度控制单元设置于所述驱动电路板表面，用于调节所述光源模块的内部温度。

根据本申请的一些实施例，所述色散模块包括：阵列波导光栅，所述阵列波导光栅与所述调制模块连接，用于对所述激光信号进行分光处理；光纤阵列，与所述阵列波导光栅耦合连接，用于将分光处理后的所述激光信号由对应的出口输出；凸透镜，与所述光纤阵列耦合连接，用于将所述激光光束聚焦到对应的位置。

根据本申请的一些实施例，所述信号获取模块包括：准直器，所述准直器与所述色散模块耦合连接，用于接收分光后的所述激光信号；接收端，与所述准直器耦合连接，用于将所述激光信号转换为所述电信号。

根据本申请的一些实施例，所述信号获取模块还包括：衰减器，与所述准直器耦合连接，用于调节所述激光信号的功率。

根据本申请的一些实施例，所述信号处理模块包括：误码仪，与所述信号获取模块通信连接，用于接收所述电信号，并将所述电信号解码后输出。

根据本申请的一些实施例，所述无线光通信系统还包括：放大器，所述放大器与所述光源模块耦合连接，用于将所述激光信号的功率进行放大，并将放大后的所述激光信号输入至所述色散模块中进行处理。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例无线光通信系统的示意图；

图2为图1中调制模块的具体模块示意图；

图3为图1中色散模块的具体模块示意图；

图4为图1中信号获取模块的具体模块示意图；

图5为图1中信号处理模块的具体模块示意图；

图6为本申请实施例无线光通信系统的又一示意图；

图7为本申请实施例无线光通信系统的又一示意图。

附图标记：

光源模块100、调制模块200、信号发生器210、驱动电路板220、温度控制单元230、色散模块300、阵列波导光栅310、光纤阵列320、凸透镜330、信号获取模块400、准直器410、接收端420、衰减器430、信号处理模块500、误码仪510、放大器600。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参考图1描述根据本申请实施例的无线光通信系统。

如图1所示，根据本申请实施例的无线光通信系统，包括光源模块100、调制模块200、色散模块300、信号获取模块400和信号处理模块500。

光源模块100用于光源信号；调制模块200与光源模块100的一端连接，用于对光源模块100的参数进行调制，以得到激光信号；色散模块300与光源模块100的另一端连接，用于将激光信号进行分光处理；信号获取模块400与色散模块300耦合连接，用于对分光后的激光信号进行处理得到电信号；信号处理模块500与信号获取模块400通信连接，用于将电信号进行调制后输出。

根据本申请实施例的无线光通信系统，通过调制模块200对光源模块100输出的光源信号进行调制，能够有效缩减系统的体积，便于集成化；同时通过色散模块300将激光信号进行分光，能够将不同波长的光束传输到不同的位置，使得不同位置的用户的通信需求均能得到满足。

具体地，用户根据使用需求通过调制模块200对光源模块100输出的光源进行调制，从而获得激光信号。激光信号进入到色散模块300中进行分光处理，色散模块300根据波长将激光信号分光，并将不同的波长通过对应的通道输出，从而能够将激光信号输送到自由空间的不同位置。信号获取模块400接收到激光光束后会对其进行处理，将光信号转换为电信号，并将电信号输入至信号处理模块500中进行处理。信号处理模块500除了会对电信号进行处理外，还会对通信性能进行评估，以向用户提供良好的信号。

在本申请的一些具体实施例中，光源模块100为垂直腔面发射激光器，垂直腔面发射激光器的调谐范围为9nm，用于输出光源信号。具体地，本申请中光源模块100采用的是1550nm波段的垂直腔面发射激光器，调谐速度最高可以达到300kHz，在不同波段之间切换完成时间最多只需要1.7μs，能够保障用户获得信号的连续性。由于垂直腔面发射激光器具有很宽的工作温度，能够降低温度等因素对光源信号的影响，因此采用垂直腔面发射激光器作为光源模块100能够提高光源的稳定性。此外，垂直腔面发射激光器发出光束的波段对人眼安全没有损害，提高了系统的安全性能。

在本申请的一些具体实施例中，如图2所示，调制模块200包括信号发生器210和驱动电路板220，信号发生器210用于根据预设参数输出对应的控制信号；驱动电路板220与信号发生器210通信连接，用于根据控制信号驱动光源模块100输出激光信号。

具体地，用户通过信号发生器210输入预设参数，信号发生器210根据预设参数向驱动电路板220输出对应的控制信号，驱动电路板220会根据该控制信号驱动光源模块100产生对应的激光信号。通过驱动电路板220对光源模块100进行直接调制，在大大减小光通信系统的体积的同时，还能够降低系统的成本。

在本申请的一些具体实施例中，如图2所示，调制模块200还包括温度控制单元230，温度控制单元230设置于驱动电路板220表面，用于调节光源模块100的内部温度。具体地，在驱动电路板220表面还设置有温度控制单元230，通过温度控制单元230能够调节光源模块100的内部温度，是得光源模块100内部的温度始终保持在25摄氏度左右，使其能够稳定工作。

在本申请的一些具体实施例中，如图3所示，色散模块300包括阵列波导光栅310、光纤阵列320和凸透镜330，阵列波导光栅310与调制模块200连接，用于对激光信号进行分光处理；光纤阵列320与阵列波导光栅310耦合连接，用于将分光处理后的激光信号由对应的出口输出；凸透镜330与光纤阵列320耦合连接，用于将激光光束聚焦到对应的位置。

具体地，调制模块200输出的激光信号会进入到色散模块300中进行分光处理，调制模块200包括阵列波导光栅310、光纤阵列320和凸透镜330。阵列波导光栅310将不同中心波长的激光信号分开后，不同波长的激光信号会进入到光纤阵列320中对应的单模光纤中进行传输。其中，波导阵列光栅还可以换成其他具有分波长功能的色散器件，比如光栅、棱镜等。不同波长的激光信号通过凸透镜330后会聚焦到自由空间的对应位置上，从而使得空间内不同位置的用户均能获取信号，同时也能够满足用户在室内一定空间的自由移动。例如，36根单模光纤集成为一个6×6的光纤矩阵，相邻两个单模光纤之间的间距为125μm，组成的光纤矩阵的大小为625μm×625μm。当不同波长的激光信号从对应的单模光纤中输出，经过一端距离的自由空间传输后，照射到凸透镜330表面。由于进入凸透镜330的光束是平行光，因此经过凸透镜330后激光信号会汇聚到凸透镜330的焦平面上，从而将不同波长的激光信号传输到不同的位置。每个波长的激光信号都是一个通信信道，因此能够满足多用户在不同位置的通信需求；同时通过调控激光信号的波长可以切换通信的信道，对通信的位置进行调节，从而能够满足用户在室内空间的自由移动。

在本申请的一些具体实施例中，如图3和图4所示，信号获取模块400包括准直器410和接收端420，准直器410与色散模块300耦合连接，用于接收分光后的激光信号；接收端420与准直器410耦合连接，用于将激光信号转换为电信号。具体地，由光纤阵列320出射的激光信号被凸透镜330折射到自由空间的不同位置，经过一段距离的传输后，被准直器410接收，准直器410将激光信号进行准直处理。经过准直处理以后的激光信号进入到接收端420，接收端420将激光信号转换为电信号，以便后续做解调等信号处理工作，从而使得用户能够获取到光信号中携带的信息。其中，接收端420可以是光电探测器等器件。

在本申请的一些具体实施例中，如图4所示，信号获取模块400还包括衰减器430，衰减器430与准直器410耦合连接，用于调节激光信号的功率。具体地，衰减器430是一种提供衰减的电子元器件，衰减器430能够减小背景光对激光信号的干扰，从而提高信号的准确性。同时，衰减器430还能够降低激光的功率，防止由于功率过大损伤接收端420。

在本申请的一些具体实施例中，如图5所示，信号处理模块500包括误码仪510，误码仪510与信号获取模块400通信连接，用于接收电信号，并将电信号解码后输出。例如，误码仪510能够接收到电信号，对电信号携带的信息进行解码与评估后，得到携带信息的信号，并将该信号发送出去。通过设置误码仪510能够提高无线光通信系统的通信质量。

在本申请的一些实施例中，如图6所示，无线光通信系统还包括放大器600，放大器600与光源模块100耦合连接，用于将激光信号的功率进行放大，并将放大后的激光信号输入至色散模块300中进行处理。具体地，在光源模块100与色散模块300之间设置有放大器600，放大器600用于将光源模块100输出的激光的功率进行放大，放大至预设功率后传输到色散模块300中进行分光处理。其中，放大器600为掺铒光纤放大器600，可以理解的是，放大器600也可以选择其他具有功率放大功能的光放大器600件。

下面参考图7以一个具体的实施例详细描述根据本申请实施例的无线光通信系统，值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本申请的具体限制。

如图7所示，调制模块200包括信号发生器210和驱动电路板220，色散模块300包括阵列波导光栅310、光纤阵列320和凸透镜330，信号获取模块400包括准直器410、接收端420和衰减器430。

通过信号发生器210输入预设参数，驱动电路板220会根据信号发生器210的参数驱动光源模块100产生对应的激光信号，激光信号进入到放大器600中进行功率放大，以得到满足需求的激光信号。经过放大后的激光信号会进入色散模块300中的阵列波导光栅310中进行处理，阵列波导光栅310将不同中心波长的激光信号分开后，不同波长的激光信号会进入到光纤阵列320中对应的单模光纤中进行传输。由光纤阵列320输出的激光信号会投射到凸透镜330表面，不同波长的激光信号通过凸透镜330后会聚焦到自由空间的对应位置上。经过自由空间的传输后，激光信号会被准直器410接收进行准直处理，准直后的激光信号进入衰减器430中进行调制，衰减器430能够减小背景光对于信号的干扰，并且能够降低激光信号的功率，防止因为功率过大而损坏接收端420。接收端420将激光信号转换我电信号，并将电信号输入到信号处理模块500中进行处理。误码仪510会对电信号进行解码处理，得到携带信息的信号，并将该信号发送到用户端。

根据本申请实施例的无线光通信系统，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果，驱动电路板220能够对光源模块100进行直接调制，在大大减小光通信系统的体积的同时，还能够降低系统的成本；凸透镜330能够将波导阵列光栅分出的不同波长的激光信号输送到不同的位置，能够不同位置用户的通信需求。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (5)

1.无线光通信系统，其特征在于，包括：

光源模块，用于光源信号；

调制模块，与所述光源模块的一端连接，用于对所述光源模块的参数进行调制，以得到激光信号；

色散模块，与所述光源模块的另一端连接，用于将所述激光信号进行分光处理；

信号获取模块，与所述色散模块耦合连接，用于对分光后的所述激光信号进行处理得到电信号；

信号处理模块，与所述信号获取模块通信连接，用于将所述电信号进行调制后输出；

所述调制模块包括：

信号发生器，用于根据预设参数输出对应的控制信号；

驱动电路板，所述驱动电路板与所述信号发生器通信连接，用于根据所述控制信号驱动所述光源模块输出所述激光信号；

所述色散模块包括：

阵列波导光栅，所述阵列波导光栅与所述调制模块连接，用于对所述激光信号进行分光处理；

光纤阵列，与所述阵列波导光栅耦合连接，用于将分光处理后的所述激光信号由对应的出口输出；

凸透镜，与所述光纤阵列耦合连接，用于将所述激光信号聚焦到对应的位置；

所述信号获取模块包括：

准直器，所述准直器与所述色散模块耦合连接，用于接收分光后的所述激光信号；

接收端，与所述准直器耦合连接，用于将所述激光信号转换为所述电信号；

衰减器，与所述准直器耦合连接，用于调节所述激光信号的功率。

2.根据权利要求1所述的无线光通信系统，其特征在于，所述光源模块为垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器的调谐范围为9nm，用于输出光源信号。

3.根据权利要求1所述的无线光通信系统，其特征在于，所述调制模块还包括：

温度控制单元，所述温度控制单元设置于所述驱动电路板表面，用于调节所述光源模块的内部温度。

4.根据权利要求1所述的无线光通信系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

误码仪，与所述信号获取模块通信连接，用于接收所述电信号，并将所述电信号解码后输出。

5.根据权利要求1所述的无线光通信系统，其特征在于，所述无线光通信系统还包括：

放大器，所述放大器与所述光源模块耦合连接，用于将所述激光信号的功率进行放大，并将放大后的所述激光信号输入至所述色散模块中进行处理。