CN1346553A - 光自由空间信令系统 - Google Patents

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CN1346553A CN 00806130 CN00806130A CN1346553A CN 1346553 A CN1346553 A CN 1346553A CN 00806130 CN00806130 CN 00806130 CN 00806130 A CN00806130 A CN 00806130A CN 1346553 A CN1346553 A CN 1346553A
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signaling arrangement
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A·E·格林
E·莫里森
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QUANTUM BEAM Ltd
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Abstract

提供了包括第一和第二信令装置的信令系统。第一信令装置包括:(i)多个光发射器,每个用于发射各个相应的、载送信息的光束;以及(ii)透镜系统,用于聚集从多个光发射器发射的光以及用于把光束引导到透镜系统的视场内的各个方向。第二信令装置包括:(i)透镜系统,用于聚集从第一信令装置的光发射器发射的光;(ii)光检测器,用于接收聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号;以及(iii)处理电路,用于处理来自光检测器的电信号,以便检索信息。

Description

光自由空间信令系统
本发明涉及信令系统。本发明的一个方面涉及光自由空间信令方法和设备。
通信的自由空间点对点传输和点对多点传输或广播在传统上是通过使用射频或微波技术达到的。然而，这些频率在带宽方面是受限制的，因此不能达到想要的性能。也有一些对于射频系统的常规要求不能满足的情形。而且，规定常常随不同的国家而改变，所以很难制造全球的产品。
光数据传输可以达到非常高的带宽(每个载波每秒几千兆比特)，但当前它的使用主要限制于通过光纤的导波传输。本申请人在其早先的国际专利申请WO98/35328中提出一种点对多点数据传输系统，它使用一种折回反射器，以便从多个用户终端接收准直激光束、调制接收的激光束、和把它们反射回各个用户终端。对于在这个早先的国际专利申请中描述的折回反射系统的一个问题是，激光行进路程必须是通信系统的调制端与用户终端之间的距离的两倍。在这个早先的国际专利申请中描述的系统的另一个缺点是，每个源必须精确地对准折回反射器内的一个相应调制器单元，以便达到成功的通信，用户终端的移动会中断与调制端的通信链路。
按照一个方面，本发明提供包括第一和第二信令装置的信令系统，其中第一信令装置包括多个光发射器，它们被安排来在第一信令装置的视场内各个相应方向上进行光发射，以及其中第二信令装置包括用于检测第一信令装置发射的光的光检测器和用于从被检测的光中检索信息的装置。
在这个方面的优选的形式中，信令系统包括第一和第二信令装置，第一信令装置包括：(i)多个光发射器，每个用于发射各个相应的载送信息的光束；以及(ii)透镜系统，用于聚集从多个光发射器发射的光以及用于把光束引导到透镜系统的视场内的各个相应方向；以及第二信令装置包括：(i)透镜系统，用于聚集从第一信令装置的光发射器发射的光；(ii)光检测器，用于接收聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；以及(iii)处理电路，用于处理来自光检测器的电信号，以便检索信息。
本系统比现有技术提供这样的优点：在两个信令装置之间的精确的对准并不重要，因为第一信令装置的不同的发射器可被使用于通信链路。优选地，在两个信令装置之间的链路是双工链路，其链路的每一端包括发射器阵列和检测器阵列，因为这样的安排允许每个信令装置跟踪另一个信令装置的位置以及选择用于两个信令装置之间的通信链路的不同的发射器和检测器对。
按照另一个方面，本发明也提供包括第一和第二信令装置的信令系统，其中第一信令装置包括多个光发射器，用于在第一信令装置的视场内各个相应方向上进行光发射；光检测器，用于检测从第二信令装置反射回来的、被调制的光和用于把接收的光变换成相应的电信号；以及处理电路，用于处理电信号，以便检索调制数据；以及其中第二信令装置包括光反射器，用于把从第一信令装置接收的光反射回第一信令装置；和调制器，用于用第一信令装置的调制数据来调制接收的光和/或反射的光。这样的系统提供以下优点：对于能够建立通信链路来说并不需要在两个信令装置之间的精确的对准，因为由第一信令装置发射的光的方向可以通过简单地改变用来发射光的光束而被改变。
现在参照附图描述本发明的示例性实施例，其中：
图1是数据分布系统的示意图；
图2是构成图1所示的数据分布系统的一部分的本地分布节点和用户终端的示意性方框图；
图3是在图2所示的本地分布节点中利用的发射器阵列和透镜系统的示意性方框图；
图4是构成图3所示的系统的并列发射器阵列的示意性方框图；
图5是视频数据点对多点通信系统的示意性方框图；
图6是构成图5所示的点对多点通信系统的一部分的本地分布节点和用户终端的示意性方框图；
图7是在图6所示的本地分布节点中利用的象素化的(pixelleted)发射器和检测器阵列的示意图；
图8是在图6所示的本地分布节点中可被使用的发射器和检测器阵列的另一种形式的示意图；
图9是多点对点数据分布系统的示意图；
图10是在构成图9所示的分布系统的一部分的本地分布节点中利用的发射器阵列和远心透镜系统的示意图；
图11是在构成图9所示的分布系统的一部分的用户终端中利用的检测器阵列和透镜系统的示意图；
图12是构成图11所示的系统的一部分的象素化的检测器阵列的示意图；
图13是显示在图5所示的视频数据通信系统中可被使用的另一个本地分布节点和用户终端的形式的示意性方框图；
图14是显示在图5所示的视频数据通信系统中可被使用的另一个本地分布节点和用户终端的形式的示意性方框图；
图15是在图14所示的本地分布节点中利用的折回反射调制器单元的示意图；
图16是构成图15所示的折回反射调制器单元的一部分的象素化的调制器的示意图；
图17a是图16所示的象素化的调制器的一个调制器在没有直流偏压加到它的电极时的第一工作模式下的截面图；
图17b是图16所示的象素化的调制器的一个调制器在一个偏压加到它的电极时的第二工作模式下的截面图；
图18是显示一种根据加到象素电极的偏压对于入射到图16所示的一个调制器的象素上的光进行调制的方式的信号图；以及
图19是显示在图5所示的视频数据通信系统中可被使用的另一个本地分布节点和用户终端的形式的示意性方框图。
图1示意地显示一个利用点对多点信令系统来提供数据信号给多个远端用户的数据分布系统。如图1所示，系统包括中央分布系统1，它通过光纤5发送光数据信号到多个本地分布节点3。本地分布节点3被安排来接收从中央分布系统1发送的光数据信号，以及把有关部分的数据信号以通过自由空间的光信号的形式发送到各个相应用户终端，即，不是以沿着光纤路径的光信号的形式发送。这种简化的数据分布系统可被利用来分配高带宽的视频数据或低带宽的数据，诸如在股票市场上买进和卖出的股票的价格。在这样的应用项中，用户终端7可包括显示单元，用于把视频数据或股市的新的价格显示给贸易者，以使得他们可跟上最新的股票价格的改变。
图2更详细地示意地显示图1所示的系统的一个本地分布节点3和一个用户终端7的主要部件。如图所示，本地分布节点3包括通信控制节点9，它用来接收中央分布系统1经过光纤5传输的光数据。本地分布节点3还包括发射器阵列和透镜系统11，它们被安排来接收来自通信控制单元9的数据12和把接收的数据(以调制的光束13的形式)发送到用户终端。
图2也显示一个用户终端7的主要部件。如图所示，用户终端7包括透镜14，用于把接收的光束13聚焦到光电二极管15。由光电二极管15输出的电信号16(它将根据光束13所载送的数据而变化，)被放大器17放大和被滤波器19滤波。已滤波的信号然后被提供给时钟恢复与数据检索单元21，它通过使用标准的数据处理技术重新产生时钟和原先的数据。已检索的数据22然后传送到用户单元23，在本实施例中，它包括显示器，在其上可显示数据给用户。在用户终端7中的部件的结构和功能对于本领域技术人员是熟知的，所以，将省略更详细的说明。
图3示意地显示构成图2所示的本地分布节点的一部分的发射器阵列和透镜系统11。在本实施例中，发射器阵列27包括垂直空腔表面发射激光器(此后称为VCSEL)。VCSEL阵列的使用是优选的，因为阵列可以由单个半导体晶片制成，而不必切割晶片。这比起阵列是由传统的激光二极管制成的情形，可允许有更高的每平方英寸的发射激光元件的密度。由CSEM SA(Badenerstrasse 569，8048 Zurich，Switzerland)制造和销售的这些VCSEL阵列，它们工作在1和30mW之间的功率范围，以及输出与传统的激光二极管相同波长的激光束。图4是发射器阵列27的正面(即，面向透镜系统25的发射面)的示意图，在本实施例中，它包括8列和8行的VCSEL元件，eij，(图上没有全部显示出)。在本实施例中，每个VCSEL元件eij，的尺寸37处在1和20微米之间，以及元件之间的间隔(中心到中心)39略大于单元的尺寸37，约为30-100微米。
在本实施例中，在发射器阵列27中的VCSEL元件eij可以选择地寻址，以及来自通信控制单元的数据包括对于VCSEL发射器eij的各个相应的数据。对于每个VCSEL发射器eij的数据可以是相同的或可以是不同的，这取决于应用项。如图3所示，由阵列27中每个发射器eij输出的光是发散波束，发散度主要是由激光在发射孔径处的绕射造成的。透镜系统25聚集来自每个发射器的发散的光束，把它形成为聚集的光束。正如本领域技术人员将会看到的，以及如光线33和35所显示的，聚集的波束离开透镜的出射孔的角度取决于发射器在阵列中的空间位置。所以，每个发射器向空间中特定的角度映射，所以可以与各自的用户终端7通信。在本实施例中，透镜系统25被安排成使得由透镜系统输出的激光束具有足够的发散度，这样，这些激光束的边缘在离开本地分布节点的一段距离上相重叠，该段距离对应于在节点与用户终端之间的正常工作距离。通过这样安排激光束重叠，系统避免在本地分布节点的视场内出现“死区”，在该死区中不能接收到来自节点的信号。正如本领域技术人员将会看到的，有某些实施例，其中最大工作距离是最重要的系统考虑点，以及其中是否有这样的“死区”并不重要。在这样的实施例中，透镜系统25优选地是准直透镜，它校直由VCSEL发射器发射的光，因为这可以使得工作距离最大。
单工(单向)数据分布系统是上面已描述的。图5示意地显示双工(双向)视频广播系统，用于提供用于多个电视频道的视频信号给多个远端用户。如图5所示，系统包括中央分布系统41，它经过光纤45发送光视频信号到多个本地分布节点43。本地分布节点43被安排来接收从中央分布系统41发送的光视频信号，以及把有关部分的视频信号以通过自由空间的光信号的形式发送到各个用户终端47。
在本实施例中，所有可提供的电视信道的视频数据从中央分布系统41被发送到每个本地分布节点43。每个用户终端47(通过发送适当的请求)通知适当的本地分布节点43：它希望接收哪个或哪些信道，并且作为应答，本地分布节点43发送适当的视频数据给各个相应用户终端47。为了做到这一点，每个本地分布节点43被安排来：(i)接收从处在它的视场中的每个用户终端47发送的光束(根据用户的信道请求而调制的)；(ii)通过选择用于想要的信道的适当的视频数据而对接收的光束起作用；以及(iii)把用于想要的信道的适当的视频数据发回到各个相应的用户终端47。除了能够从中央分布系统41和从用户终端47接收光信号以外，每个本地分布节点43也可通过各个相应的光纤45把诸如状态报告的光数据发送回中央分布系统41，以使得中央分布系统41能监视分布网的状态。
图6更详细地示意地显示图5所示的系统的一个本地分布节点43和一个用户终端47的主要部件。如图6所示。本地分布节点43包括通信控制单元49，它(i)接收从中央分布系统41沿着光纤45发送的光信号；(ii)从接收的光信号重新产生视频数据；(iii)接收从用户终端47发送的消息50以及响应于这个消息而采取适当的行动；以及(iv)把适当的视频数据变换成数据52，以便从发射器/检测器阵列和透镜系统51的发射器单元进行发射。在把视频数据变换成传输数据52时，通信控制单元49用纠错编码方法编码视频数据，以便减小符号间干扰和其它熟知的干扰源(诸如太阳和其它光源)的影响。
如图6所示，本地分布节点43也包括发射器/检测器阵列和透镜系统51，它被安排来(i)接收来自处在它的视场内的用户终端47的光束53和把接收的消息50发送到通信控制单元49，在其中处理这些消息以及采取适当的行动；以及(ii)把各个相应的视频数据52通过光束53发送到各个相应的用户终端47。
图6还显示一个用户终端47的主要部件。如图所示，用户终端47包括用户单元77，它在本实施例中是电视接收机，通过它可以把视频数据显示给用户，以及它还包括用户接口(未示出)，可允许用户选择一个或多个视频信道以便观看。响应于这样的用户输入，用户单元77产生适当的消息50，以便发送到本地分布节点43。如图6所示，这个消息50被输出到激光控制单元79，后者控制激光器二极管55，以使得从激光二极管55输出的激光束57用消息50来进行调制。这个输出的激光束57然后被传送到准直器59，后者用于减小激光束57的发散角度。这样所得到的激光束61通过光束分路器63传送到光束扩展器65，后者增加用来发送到位于本地分布节点43的发射器/检测器阵列和透镜系统51的激光束的直径。使用激光束扩展器65是因为较大的直径激光束具有比小的直径激光束更小的发散度。另外，增加激光束的直径也具有可以把激光束的功率散布在更大的区域的优点。所以，有可能使用较高的功率的激光二极管55，而仍旧满足眼睛安全的要求。在本实施例中，用户终端47被设计成使得他们能够与300米范围内的本地分布节点43以99.9％的链路可提供度进行通信。为了做到这一点，激光二极管55是50mW激光二极管，它输出具有850nm波长的激光束。
使用光束扩展器65具有另一个优点，它为(载送视频数据的)信令装置43发射的激光束提供相当大的聚集孔径，以及它把这个激光束聚集成更小直径的光束。这个更小直径的光束然后由光束分裂器63从原先发射的激光束的路径中被分裂出，以及由透镜69聚焦到光电二极管67上。由光电二极管67输出的电信号(它将根据传输的数据52而变化)然后被放大器71放大和被滤波器19滤波。已滤波的信号然后被提供给时钟恢复与数据检索单元75，后者通过使用标准的数据处理技术重新产生时钟和视频数据。被检索的视频数据76然后传送到用户单元77，在那里把视频数据显示给用户。
图7是在本实施例中在发射器/检测器阵列和透镜系统51中使用的发射器和检测器阵列80的正面(即，面向透镜系统的面)的示意图。在本实施例中，发射器和检测器阵列80包括8列和8行的发射器/检测器单元cij(图上没有全部显示出)。每个发射器/检测器单元cij包括发射器eij和位于靠近相应的发射器的检测器dij。在本实施例中，单元cij的尺寸81处在2和40微米之间，以及单元之间的间隔(中心到中心)83略大于单元的尺寸81。在本实施例中，发射器单元eij是VCSEL，以及每个检测器dij是光电二极管。正如本领域技术人员将会看到的，由于发射器和检测器单元cij在空间上分隔开，每个单元可以与不同的用户终端47通信。
在本实施例中，在发射器和检测器阵列和透镜系统51中使用的透镜系统是与图3所示的透镜系统相同的，以及被安排成使得来自用户终端47之一的聚焦的激光束的光点尺寸略大于发射器/检测器单元cij，之一的尺寸81，正如图7所示的、画阴影线圆圈85表示的那样，它覆盖着发射器/检测器单元c22。
在本实施例中，在用户终端47可与本地分布节点43通信之前，执行初始化程序。现在将给出这个初始化程序的概略说明。在安装新的用户终端47时安装者将人工对准用户终端47，以使得由用户终端输出的激光束粗略对准本地分布节点43的方向。然后，安装者把新的用户终端47设置为安装模式，在该模式下它输出具有宽的光束宽度和载送初始化代码的激光束到本地分布节点43。这个宽的光束宽度激光束的一部分将在本地分布节点43处被接收，以及将被透镜系统集聚到一个未知的发射器/检测器单元cij。通信控制单元49然后从所有未分配的单元(即，还没有与用户终端47相关联的那些单元)中采样信号，直至它找到初始化代码和然后分配该单元给新的用户终端47以供所有的将来的通信为止。本地分布节点43然后通过使用分配的单元把光信号(包括初始化代码)发送回新的用户终端47。新的用户终端47然后使用由本地分布节点43发送的光信号的强度来控制伺服马达(未示出)，对它发送至和接收自本地分布节点43的光信号的方向进行精细调整。在完成初始化以后，新的用户终端被设置为它的工作模式，以便接收适当的传输数据52。
在以上的实施例中，使用了组合的发射器和检测器阵列80。正如本领域技术人员将会看到的，以及如图8所示，通过把光束分裂器91设置在透镜系统95与发射器阵列87之间，可以把发射器阵列87与检测器阵列89分隔开。另外，如虚线93表示的，如果两个阵列具有不同的尺寸，一个透镜也可被提供光束分路器91与检测器阵列89之间。
在以上的实施例中，描述了单工和双工数据分布系统，其中每个用户终端可以与单个本地分布节点通信。图9显示类似于图1所示的系统的数据分布系统，不同之处是某些用户终端103(诸如用户终端U’m)可以接收来自一个以上的本地分布节点99的数据。这样的数据分布系统即使在对于本地分布节点99之一的直视线链路变为被阻挡的情况下，也能提供恒定的不中断通信链路给用户终端103。本地分布节点99和用户终端103的总的结构是与参照图2描述的第一实施例相同的。
图10示意地显示在本实施例中作为本地分布节点99的一部分而被使用的发射器阵列27和透镜系统105。在对于相应的单元适合的场合，使用与先前的图上的那些单元相应的参考数字。如图10所示。相同的广角透镜29被使用于透镜系统105(以便给予本地分布节点99以宽广的视场)，以及使用相同的VCSEL发射器阵列27。在本实施例的本地分布节点99与第一实施例的本地分布节点之间的唯一的差别在于，第一实施例中使用的凸透镜31被远心透镜111代替，后者包括具有中心孔径109的制动部件107，它在光学上位于透镜系统的前焦面110上。
如图10所示，发射器阵列27在光学上位于透镜系统105的后焦面113上。在本实施例中，使用远心透镜111，因为这允许透镜(对来自发射器阵列27的光)的聚集效率在发射器阵列27上保持为常数。所以，只要所有的发射器都是相同的，从本地分布节点输出的光的强度对于每个发射器将是相同的。而对于传统的透镜，从本地分布节点输出的光的强度，对于阵列中心处的发射器发射的光来说，将大于边缘处的光的强度。远心透镜11的使用也避免了在传统透镜中熟知的各种余弦下降因子。如图10所示，从发射器阵列27的不同的单元发射的光(用发散光束115和117表示)被远心透镜聚集，以及分别被变换成准直激光束119和121，并把它们发射到相应的用户终端(未示出)。
图11示意地显示构成用户终端的一部分和用于代替图2的透镜14和光电二极管15的透镜系统123和检测器阵列125。如图所示，透镜系统123包括广角透镜127(诸如鱼眼透镜)，后者使得用户终端103的视场最大化；以及凸透镜129，用于把从不同的本地分布节点99接收的光(用光线131和133表示)聚焦到检测器阵列125的各个相应检测器单元。图12是检测器阵列125的正面(即，面向透镜系统123的面)的示意图，在本实施例中，检测器阵列125包括100列和10行的光电二极管单元dij，这在图上没有全部显示出。检测器单元dij的尺寸135和间隔(中心到中心)137与先前描述的阵列相似。正如图12所示的和由画阴影线圆圈139所表示的，在本实施例中，聚焦透镜129被设计成使得来自本地分布节点99之一的已聚焦的激光束的光点尺寸略大于检测器单元dij之一的尺寸135。
正如本领域技术人员将会看到的和如上所述的，本实施例的一个优点是，如果来自本地分布节点99之一的一个激光束(131或133)被阻挡，则用户终端103将仍旧接收来自其它光束的数据。本实施例的另一个优点是，因为自由空间通信链路的两侧使用广角透镜，它们的视场相当大。所以，即使用户终端103相对于本地分布节点99进行移动，仍旧能实行成功的通信，只要二者保持在另一个本地分布节点的视场内。本发明的另一个优点是，如果用户终端103相对于本地分布节点99移动，则本地分布节点可确定用户终端何时正要移出本地分布节点99之一的视场或本地分布节点99之一何时正要移出它们的视场。这是有可能的，因为当用户终端103移动时，来自本地分布节点99的激光束移动经过各个相应的检测器阵列125，以及用户终端103可以通过采样来自它们的阵列的检测器单元的信号而检测出这一点。在这样的实施例中，如果用户终端确定来自本地分布节点99之一的激光束正要移出检测器阵列125的边缘、以及如果用户终端103没有在接收来自另一个本地分布节点99的数据，则用户终端103可以被配置成可以向用户发出警告：到中央分布系统97的连接正将要丢失。
以上描述了这样的单工通信系统，在其中在每个本地分布节点中配备一个发射器阵列以及在每个用户终端中配备一个检测器阵列。正如本领域技术人员将会看到的，以及如图13所示，通过在本地分布节点43和用户终端47中都配备发射器和检测器阵列51(诸如图7所示的阵列)，图9所示的通信系统可被做成双工通信系统。优选地，在这样的实施例中，由于上面提到的理由，通信链路的每一端使用诸如图10所示的广角远心透镜。诸如本领域技术人员将会看到的，在这样的实施例中，在用户终端47相对于分布节点43移动(或反之)的情形下，通信链路的任一端可以通过当另一端移动经过它的发射器/检测器阵列51时跟踪来自另一端的聚焦的激光束，从而跟踪另一端在它的视场内的移动。然后，这个信息可被使用来控制在通信链路中被使用的发射器和检测器单元。
在上述的双工通信系统中，本地分布节点和用户终端都包括发射器阵列。图14显示按照另一个实施例的本地分布节点43和用户终端47的形式，它允许双工通信以及具有与上述的实施例相同的优点。如图14所示，在本实施例中，在本地分布节点中的发射器和检测器阵列51用折回反射器和调制解调器单元141来代替，它们诸如是在申请人的早先的国际专利申请WO98/35328中揭示的那种折回反射器和调制解调器单元，该专利申请的内容在此引用，以供参考。
在运行时，正如双向箭头表示的，折回反射器和调制解调器单元141用来接收和调制来自单个用户终端47的光束53，以及把调制的光束反射回到各自的用户终端47。正如本领域技术人员将会看到的，每个反射的激光束53可以用同一个数据来调制或用不同的数据来调制，这取决于应用项。
图15示意地显示在本实施例中使用的折回反射器和调制解调器单元141。如图所示，在本实施例中，折回反射器和调制解调器单元包括广角远心透镜系统149和调制器和解调器的阵列147。在本实施例中，远心透镜149包括透镜单元157和160、以及一个具有中心孔径153的制动部件151，它在光学上位于透镜157的前焦面155。孔径153的尺寸是一个设计选择项目，它取决于安装的具体要求。具体地，小的孔径153导致来自光源的大部分光被阻挡(这导致很大的传输损耗)，但不需要用来聚焦光的昂贵的大透镜。相反，大的孔径将允许来自光源的大部分光传送通过，但需要一个更大的以及因而更昂贵的透镜系统149。然而，因为自由空间光传输的最重要的问题是大气损耗，增加孔径尺寸超过一定的大小后，常常没有什么收益。
由于远心透镜149的远心性，投射到透镜的光线被聚焦在后焦面159上，使得从透镜系统149发出的主射线161和163垂直于后焦面159。现有的光调制器的一个问题是，调制效率(即调制深度)取决于激光束射到调制器上的角度。所以，如果不使用远心透镜，则接收的激光束的调制深度将取决于产生光束的用户终端47在折回反射器视场内的位置。反之，通过使用远心透镜149和通过把调制器与解调器阵列147设置在远心透镜149的后焦面159上，来自所有用户终端47的激光束的主要射线将与调制器平面成90°，而不管它们在折回反射器视场内的位置。因此，将达到高效率的调制。
图16是调制器与解调器阵列147的正面(即，面对透镜系统149的面)的示意图，在本实施例中，它包括100列和10行的调制器/解调器单元(图上没有全部显示出)。每个调制器/解调器单元cij包括调制器mij和位于靠近相应的调制器的解调器单元dij。在本实施例中，单元cij的尺寸169处在50微米和200微米之间，单元之间的间隔(中心到中心)39略大于单元的尺寸169。正如图16所示的、画阴影线圆圈173(它覆盖调制器/解调器单元c22)所表示的那样，远心透镜157被设计成使得来自用户终端47之一的聚焦的激光束的光点尺寸略大于调制器/解调器单元cij之一的尺寸141。
在本实施例中，由美国电话电报公司(AT&T)开发的量子约束斯塔克效应调制器(QCES，有时也称为自电-光器件或SEED)被使用作为调制器mij。图17a示意地显示这样的QCSE调制器175的截面图。如图所示，QCES调制器175包括一个可用于通过来自适当的用户终端47的激光束53的透明的窗口177；用于调制激光束53的一层基于砷化镓(GaAs)的材料179；绝缘层181；基片183；以及一对电极185和187，它们位于调制层179的任一侧，用于施加直流偏压到材料179上。
运行时，来自用户终端47的激光束53通过窗口传送到调制层179。根据加到电极185和187上的直流偏压，激光束或者被调制层179反射、或者被它吸收。具体地，当没有直流偏压加到电极185和187时(如图17a所示)，激光束传送通过窗口177以及被调制层177吸收。因此，当没有直流偏压加到电极185和187时，没有光线反射回到相应的用户终端47。另一方面，当约为20伏的直流偏压加到电极185和187的两端时(如图17b所示)，来自相应的用户终端47的激光束传送通过窗口177以及被调制层177反射，从而沿着同一条路径返回到相应的用户终端47。
所以，通过按照要被发送到用户终端47的调制数据52来改变加到电极185和187的偏压，QCSE调制器175对激光束53进行幅度调制，以及把调制的光束反射回用户终端47。具体地，如图18所示，对于要被发送的二进制零，把一个零电压偏置加到电极185和187，从而导致没有反射光，以及对于要被发送的二进制一，把一个20伏的电压偏置加到电极185和187，从而导致激光束53从种子调制器175被反射回到相应的用户终端47。所以，被反射回到用户终端47的该激光束实际上将按照调制数据52而被接通和关断。所以，通过监视由图14所示的反射器/检测器阵列145输出到放大器的信号的幅度，则相应的用户终端47可以检测和恢复调制数据52，从而检测和恢复相应的视频数据。
理想地，入射到QCSE调制器175上的光线或者被它全部吸收、或者被它全部反射。然而，实际上，QCSE调制器在没有直流偏压加到电极185和187时典型地将反射激光束53的5％，以及在将直流偏压加到电极185和187时典型地将反射20％与30％之间的激光束53。所以，实际上，当发送二进制零时和当发送二进制一时，投射到反射器/检测器阵列145上的光只有光的总量的15％到25％的差别。
通过使用QCSE调制器175，各个调制器单元mij的调制速率可以高达每秒10千兆比特。这对于能用想要的信道连同适当的纠错编码和其它被利用来便于恢复数据时钟的编码一起来发送视频数据到用户终端47，是绰绰有余的。
在以上的实施例中，每个本地分布节点包括一个折回反射器和调制解调器单元，以及每个用户终端包括一个发射器和检测器阵列。图19显示按照另一个实施例的本地分布节点43和用户终端47的形式，它允许在本地分布节点43与用户终端之间的双工数据通信，以及具有与上述的实施例相同的优点。如图19所示。在本实施例中，在每个用户终端47中配备有折回反射器和调制解调器单元141，以及在每个本地分布节点43中配备有发射器和检测器阵列与透镜系统51。
本实施例的运行类似于先前的实施例的运行，所不同的是，在本实施例中，每个用户终端47用来(i)接收来自一个或多个本地分布节点43的光束53；(ii)检测由这些光束53载送的消息和把这些消息作为数据191发送到用户单元189；(iii)按照从用户单元189接收的数据193，调制接收的光束；以及(iv)把调制的光束反射回到各个本地分布节点43。载送数据的、反射的激光束53然后被本地分布节点43的发射器与检测器阵列和透镜系统51进行检测，它用来检索数据50和把它传送到通信控制单元49，以便通过光纤链路向前传输。
最后两个实施例比起在上面提到的申请人的早先的国际专利申请中描述的折回反射系统的优点在于，该通信系统的“激光器末端”通过在发射器阵列中选择用于通信的发射器从而具有快速控制它的准直激光束的能力，而不需要移动部件(例如反射镜)。这意味着，在激光器与链路的反射端之间的精确的物理上的对准并不重要。可以通过选择用于通信的发射器来“以电-光方式”实行对准。这也允许系统支持在移动通信装置与固定通信装置之间、或在两个或多个移动通信装置之间的通信链路。
可以使用这种类型的折回反射实施例(以及上述的其它实施例)的场合的例子包括办公室局域网，其中固定网络节点可与附属于个人计算机或外设的半移动单元进行通信。在这样的系统中需要移动性，以使得设备可被移动而不需要使得设备重新对准网络节点。在这种应用项中，每个移动节点可任选地与一个以上的固定网络节点通信，以使得光束阻挡问题得以解决。这些实施例的另一个应用是提供例如用于广播应用以外的在各个移动电视摄像机之间的通信链路。在这种情形下，可能需要在多个移动摄像机与多个固定站之间的网格网络，以便确保真正的移动性以及克服阻挡。对于这个应用项，参照图19描述的折回反射系统优选地结合每个照相机一起被用作为带有折回反射调制器的“用户终端”，因为这种配置的照相机的功率消耗由于它不需要给光发射器阵列供电因而是很小的。在这个实施例中，由于照相机发送同一个信息到所有的固定站，所有的调制器可以并行地被驱动，或者可以只使用一个单个调制器单元，而不用象素化的调制器。这大大地简化将驱动信号路由到调制器象素的操作。
修正方案
在上述的折回反射实施例中，QCSE调制器阵列被使用于通信链路的折回反射端。这些QCSE调制器或者吸收或者反射入射光。正如本领域技术人员将会看到的，其它类型的反射器和调制器也可被使用。例如，平面镜可被用作为反射器，以及在透镜与镜子之间可以提供能透射的调制器(诸如液晶)。替换地，光束分离器可被用来把进入光束的路径与反射光束的路径暂时分隔开，在这种情形下，在反射光束的路径中可以提供调制器，以使得只有反射光被调制。然而，这样的实施例不是最好的，因为它需要附加的光学部件，以便分离前向和反向路径，以及在实施调制后重新组合这些路径。
在以上的折回反射实施例中，双工通信链路被提供在用户终端与本地分布节点之间。正如本领域技术人员将会看到的，这些折回反射实施例可被简化，以使得通信链路只是这样一种单工链路，其中数据只从本地分布节点发送到用户终端(或反之)。
在上述的折回反射实施例中，象素化的调制器(即调制器阵列)被利用来调制来自不同的源的光。在另一个实施例中，可以使用单个调制器。在这样的实施例中，通信链路的每个激光器末端接收同一个信息、或者通过对被施加到调制器的调制进行时分复接从而为各个相应的源提供不同的信道。然而，这种类型的单个调制器并不是最好的，因为调制器必须相当大，以及大的调制器很难制造，以及对于某些应用项，它不能足够快速地进行调制以便提供想要的数据速率。
在利用远心透镜的实施例中，发射器或检测器或调制器的阵列基本上位于远心透镜的后焦面。正如本领域技术人员将会看到的，远心透镜可适合于具有一个被弯曲的或部分被弯曲的后焦面。在这种情形下，发射器或检测器或调制器的阵列也应当被弯曲或部分被弯曲，以便与远心透镜的后焦面匹配。
在以上的实施例中，已描述了利用多层分级结构的点对多点、多点对点和多点对多点信令系统。正如本领域技术人员将会看到的，本发明可被加到两个信令装置之间，二者可以是固定的或是移动的。
在上述的、利用VCSEL发射器阵列的实施例中，由每个发射器产生的光使用要被发送到通信链路的另一端的数据来进行调制。调制来自VCSEL发射器的光的最容易方法是接通和关断发射器，从而对它们发射的光进行幅度调制。然而，正如本领域技术人员将会看到的，可以使用其它调制技术，诸如频率或相位调制。
在以上利用准直透镜或远心透镜的实施例中，从每个发射器发射的激光束具有由在透镜的出射口处的绕射造成的发散度。所以，通过利用尽可能大的出射口，使得这个发散度最小。正如本领域技术人员将会看到的，这种有限绕射源的使用使得发射的光束中的发散度最小，因而它使得可以进行成功的通信的范围最大化。
在以上的实施例中，使用了VCSEL发射器阵列。正如本领域技术人员将会看到的，可以使用其它类型的光发射器，诸如激光二极管和光发射二极管。发射器阵列也可由一束光纤构成(紧密地封装成带有被耦合到每个光纤的另一端的激光二极管的有规则的阵列)。然而，这样的光纤束的使用，或激光二极管的二维阵列的使用，会导致由绕射造成的更大的具有约±20°的光束发散度。如果光要被有效地聚集和校直，这需要使用低的f/数目(大约f/1.5)的准直透镜。这增加透镜系统的费用和复杂性。然而，如果阵列也具有相当低的封装密度(即，每个单位面积内的低数目的光发射器)，则由于在光纤或激光器之间大的非发射区域，由每个光纤或二极管发射的光束的数值孔径可以通过使用靠近发射器的小的透镜而被减小。每个透镜将增加发射器的有效的尺寸并同时减小发散度。这样的透镜的二维阵列可被制做成与发射器阵列空间匹配。这样的透镜减小发射器阵列的数值孔径，以及允许利用不太昂贵的、高的f/数目准直透镜。
在以上的实施例中，提供了光发射器或光检测器或光调制器的二维阵列。正如本领域技术人员将会看到的，使得在这样的规则的阵列中的发射器、检测器或调制器达到以上给出的优点并不重要。

Claims (81)

1.包括第一和第二信令装置的信令系统，
第一信令装置包括：(i)多个光发射器，每个用于发射各自的、载送信息的光束；和(ii)透镜系统，用于聚集从多个光发射器发射的光以及用于把光束引导到透镜系统的视场内的各个方向；以及
第二信令装置包括：(i)透镜系统，用于聚集从所述第一信令装置的光发射器发射的光；(ii)光检测器，用于接收来自所述透镜系统的聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；和(iii)用于处理来自光检测器的电信号以便检索所述信息的装置。
2.按照权利要求1的信令系统，其中第二信令装置的所述透镜系统把来自所述第一信令装置的光发射器聚集的光聚焦到所述光检测器。
3.按照权利要求1或2的信令系统，其中第二信令装置的所述光检测器包括光电二极管。
4.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中第二信令装置的所述光检测器包括多个光检测器，其每个用于从它的视场内的各个方向上接收由所述透镜系统聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号。
5.按照权利要求4的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光检测器被排列成规则的阵列。
6.按照权利要求5的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光检测器被排列成二维阵列。
7.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中第一信令装置的透镜系统和第二信令装置的透镜系统中的每一个都包括广角透镜，以使得它们各自的视场最大化。
8.按照权利要求1到6的任一项的信令系统，其中所述第二信令装置还包括光发射器，用于发射载送信息的光束，其中所述第二信令装置的透镜系统用来聚集从所述光发射器发射的光以及把光束引导到所述第一信令装置，其中所述第一信令装置的透镜系统用来聚集从所述第二信令装置光发射器发射的光以及其中所述第一信令装置还包括：(i)光检测器，用于接收来自所述透镜系统的聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；和(ii)用于处理来自光检测器的电信号以便检索由所述第二信令装置发射的光束载送的信息的装置。
9.按照权利要求1到7的任一项的信令系统，其中所述第二信令装置还包括多个光发射器，其每个用于发射各自的、载送信息的光束，其中所述第二信令装置的透镜系统用来聚集从所述多个光发射器发射的光以及把光束引导到它的视场内的各个方向，其中所述第一信令装置的透镜系统用来聚集从所述第二信令装置光发射器发射的光以及其中所述第一信令装置还包括：(i)光检测器，用于接收来自所述透镜系统的聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；和(ii)用于处理来自光检测器的电信号以便检索接收的、由所述第二信令装置发射的光束载送的所述信息的装置。
10.按照权利要求9的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光发射器被排列成规则的阵列。
11.按照权利要求10的信令系统，其中在所述第二信令装置中的多个光发射器被排列成二维阵列。
12.按照权利要求8到11的任一项的信令系统，其中所述第一信令装置包括多个光检测器，其每个用于接收来自在它的视场内的各个方向的、由所述透镜系统的聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号。
13.按照权利要求12的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光检测器被排列成规则的阵列。
14.按照权利要求13的信令系统，其中在所述第二信令装置中的多个光检测器被排列成二维阵列。
15.按照权利要求12到14的任一项的信令系统，其中所述第一信令装置的每个光发射器与在第一信令装置中各自的光检测器有关，以使得相关的光发射器和光检测器对在光学上相对于第一信令装置的透镜系统是基本上设置在一起的。
16.按照当从属于权利要求4时的权利要求9的信令系统，其中所述第二信令装置的每个光发射器与在第二信令装置中各自的光检测器有关，以使得相关的光发射器和光检测器对在光学上相对于第二信令装置的透镜系统是基本上设置在一起的。
17.按照权利要求15或16的信令系统，其中相关的光发射器和光检测器对被设置成互相相邻的。
18.按照权利要求15或16的信令系统，其中多个光发射器和多个光检测器被互相分开地设置，以及其中光束分离器被提供在多个光发射器和多个光检测器与所述透镜系统之间，以使得在光学上把相关的光发射器和光检测器对设置在一起。
19.按照权利要求4或权利要求9或从属于它们的任何 的信令系统，其中其中第二信令装置的所述透镜系统包括远心透镜，以及其中多个光检测器和或多个光发射器基本上被设置在所述远心透镜的焦面上。
20.按照权利要求4或9或从属于它们的任何权利要求的信令系统，其中第二信令装置的所述透镜系统包括具有前焦面和后焦面的透镜，其中制动部件基本上被设置在前焦面上，用来阻挡从第一信令装置接收的一部分光，以及其中所述多个光发射器和/或检测器基本上被设置在所述透镜的后焦面上。
21.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中所述第一信令装置包括控制装置，用于控制每个所述光发射器，以使得由发射器发射的光载送所述信息。
22.按照权利要求21的信令系统，其中所述控制装置用来单独地控制每个所述多个发射器，以使得每个发射器可发射载送不同信息的光束。
23.按照权利要求21或22的信令系统，其中所述控制装置通过调制由各个光发射器发射的光的幅度、相位或频率而控制每个所述光发射器。
24.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中所述第一信令装置还包括选择装置，用于选择所述多个光发射器中的一个光发射器，该光发射器要被使用来发射载送信息的光束到所述第二信令装置。
25.按照当从属于权利要求17时的权利要求24的信令系统，其中所述第一信令装置包括跟踪装置，用于当光束由于在第一与第二信令装置之间相对运动而移过所述多个光检测器时，跟踪从第二信令装置接收的光束，以及其中所述选择装置根据来自所述跟踪装置的输出而选择用来发送到第二信令装置的光发射器。
26.按照权利要求9或从属于它的任何权利要求的信令系统，其中所述第二信令装置还包括选择装置，用于选择要被使用来发送回所述第一信令装置的光发射器。
27.按照当从属于权利要求4时的权利要求26的信令系统，其中所述第二信令装置还包括跟踪装置，用于当光束由于在第一与第二信令装置之间相对运动而移过所述多个光检测器时，跟踪从第一信令装置接收的光束，以及其中所述选择装置工作时选择要被使用来把光束发送回所述第一信令装置的光发射器。
28.按照权利要求25或27的信令系统，其中所述跟踪装置通过监视由所述多个光检测器输出的电信号的电平而跟踪所述光束。
29.按照任何前述的权利要求的信令系统，包括多个第一信令装置，其每个被安排来把来自各个光发射器的光发射到一个或多个第二信令装置。
30.按照任何前述的权利要求的信令系统，包括多个第二信令装置，其每个被安排来接收来自所述第一信令装置的各个光发射器的光。
31.信令系统包括第一和第二信令装置，其中：
第一信令装置包括：(i)多个光发射器，其每个用于发射各自的、载送信息的光束；(ii)透镜系统，用于聚集从多个光发射器发射的光以及用于把光束引导到透镜系统的视场内的各个方向和用于聚集从所述第二信令装置发射回的调制的光束；(iii)光检测器，用于接收来自所述透镜系统的聚集的调制的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；以及(iv)用于处理来自所述光检测器的电信号以便检索数据的装置；以及其中
第二信令装置包括：(i)透镜系统，用于聚集从所述第一信令装置的光发射器发射的光；(ii)光反射器，用于把来自所述透镜系统的聚集的光通过透镜系统反射回第一信令装置；以及(iii)调制器，用于用第一信令装置的调制数据来调制由所述透镜系统聚集的光和或反射的光。
32.按照权利要求31的信令系统，其中第二信令装置的所述透镜系统把从所述第一信令装置的光发射器聚集的光聚焦到所述光反射器上。
33.按照权利要求31或32的信令系统，其中所述反射器包括折回反射器。
34.按照权利要求31到33的任一项的信令系统，其中所述反射器包括镜子。
35.按照权利要求31到34的任一项的信令系统，其中所述反射器被弯曲或被部分地弯曲，以便与所述第二信令装置的透镜系统的焦面相匹配。
36.按照权利要求31到35的任一项的信令系统，其中所述调制器用来调制接收信号的幅度、相位、频率或极化中的至少一项。
37.按照权利要求31到36的任一项的信令系统，其中所述调制器是可透射的，以及被设置在所述透镜系统与所述反射器之间。
38.按照权利要求37的信令系统，其中所述调制器包括液晶调制器。
39.按照权利要求31到36的任一项的信令系统，其中所述调制器和所述反射器被形成为一个单个单元。
40.按照权利要求39的信令系统，其中所述组合的调制器与反射器包括量子约束斯塔克效应器件。
41.按照权利要求31到40的任一项的信令系统，其中第一信令装置的透镜系统和第二信令装置的透镜系统中的每一个都包括广角透镜，以使得它们各自的视场最大化。
42.按照权利要求31到41的任一项的信令系统，其中所述第二信令装置包括多个光反射器和/或调制器，其每个用于接收来自它的视场内的各个方向的、由第一信令装置的透镜系统聚集的光，以及用于反射和/或调制返回到各个方向的光。
43.按照权利要求42的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光反射器被排列成规则的阵列。
44.按照权利要求43的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光反射器被排列成二维阵列。
45.按照权利要求31到44的任一项的信令系统，其中所述第二信令装置还包括：(i)光检测器，用于接收来自第二信令装置的透镜系统的聚集的光的一部分以及用于把接收的光变换成相应的电信号；以及(ii)用于处理来自光检测器的电信号以便检索在从所述第一信令装置发射的光束上所载送的数据的装置。
46.按照权利要求45的信令系统，其中第二信令装置的所述光检测器包括多个光检测器，其每个用于接收来自它的视场内的各个方向的、由所述透镜系统聚集的光的一部分以及用于把接收的光变换成相应的电信号。
47.按照权利要求46的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光检测器被排列成规则的阵列。
48.按照权利要求47的信令系统，其中在所述第二信令装置中的所述多个光检测器被排列成二维阵列。
49.按照权利要求31到48的任一项的信令系统，其中所述第一信令装置的光检测器包括多个光检测器，其每个用于接收来自它的视场内的各个方向的、由所述透镜系统聚集的光的一部分以及用于把接收的光变换成相应的电信号。
50.按照权利要求49的信令系统，其中在所述第一信令装置中的所述多个光检测器被排列成规则的阵列。
51.按照权利要求50的信令系统，其中在所述第一信令装置中的所述多个光检测器被排列成二维阵列。
52.按照权利要求49到51的任一项的信令系统，其中所述第一信令装置的每个光发射器与在第一信令装置中各自的一个光检测器有关，以使得相关的光发射器和光检测器对在光学上相对于第一信令装置的透镜系统是基本上设置在一起的。
53.按照当从属于权利要求42时的权利要求46的信令系统，其中所述第二信令装置的每个反射器和/或调制器与在第二信令装置中各自的一个光检测器有关，以使得有关的光反射器和/或调制器与光检测器对在光学上相对于第二信令装置的透镜系统是基本上设置在一起的。
54.按照权利要求52或53的信令系统，其中有关的光反射器和/或调制器与光检测器对被设置成互相相邻的。
55.按照权利要求52的信令系统，其中所述第一信令装置的多个光发射器和多个光检测器被互相分开地设置，以及其中光束分离器被提供在多个光发射器和多个光检测器与所述透镜系统之间，以使得在光学上把相关的光发射器和光检测器对设置在一起。
56.按照权利要求31到55的任一项的信令系统，其中第二信令装置的所述透镜系统包括远心透镜，以及其中光反射器基本上被设置在所述远心透镜的焦面上。
57.按照权利要求31到56的任一项的信令系统，其中第二信令装置的所述透镜系统包括具有前焦面和后焦面的透镜，其中制动部件基本上被设置在前焦面上，用来阻挡从第一信令装置接收的一部分光，以及其中所述多个光反射器基本上被设置在所述透镜的后焦面上。
58.按照权利要求31到57的任一项的信令系统，其中所述第二信令装置包括控制装置，用于控制所述调制器，以使得被反射回第一信令装置的光载送所述信息。
59.按照当从属于权利要求42时的权利要求58的信令系统，其中所述控制装置用来单独地控制每个所述多个调制器，以使得每个反射的光束可载送不同信息。
60.按照权利要求31到59的任一项的信令系统，其中所述第一信令装置还包括选择装置，用于选择所述多个光发射器中的一个光发射器，被使用来发射载送信息的光束到所述第二信令装置。
61.按照当从属于权利要求49时的权利要求60的信令系统，其中所述第一信令装置包括跟踪装置，用于当光束由于在第一与第二信令装置之间相对运动而移过所述多个光检测器时，跟踪从第二信令装置接收的光束，以及其中所述选择装置工作时根据来自所述跟踪装置的输出选择用来发送光束到第二信令装置的光发射器。
62.按照权利要求42或从属于它的任何权利要求的信令系统，其中所述第二信令装置还包括选择装置，用于选择光反射器和/或调制器，被使用来把调制的光反射回所述第一信令装置。
63.按照权利要求61或62的信令系统，其中所述跟踪装置工作时通过监视由所述多个光检测器输出的电信号的电平而跟踪所述光束。
64.按照权利要求31到63的任一项的信令系统，包括多个第一信令装置，其每个被安排来把来自各个光发射器的光发射到所述第二信令装置，以及接收从第二信令装置返回的各个调制的光束。
65.按照权利要求31到64的任一项的信令系统，包括多个第二信令装置，其每个被安排来接收来自第一信令装置的各个光发射器的光，以及把用数据调制的光反射回第一信令装置。
66.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中第一信令装置的所述透镜系统用来校直从每个所述多个光反射器反射的光。
67.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中第一信令装置的所述透镜系统包括远心透镜，以及其中多个光反射器在光学上基本上被设置在所述远心透镜的焦面上。
68.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中第一信令装置的所述透镜系统包括具有前焦面和后焦面的透镜，其中多个光发射器基本上被设置在所述后焦面上，以及其中制动部件基本上被设置在前焦面上，用来阻挡由每个所述光发射器发射的一部分光束。
69.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中在所述第一信令装置中的所述多个光发射器被排列成规则的阵列。
70.按照权利要求69的信令系统，其中在所述第一信令装置中的所述多个光发射器被排列成二维阵列。
71.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中一个或多个所述光发射器包括垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)。
72.按照权利要求1到70的任一项的信令系统，其中一个或多个所述光发射器包括激光器二极管。
73.按照权利要求1到70的任一项的信令系统，其中一个或多个所述光发射器包括光源和光纤，光源被设置在光纤的一端，以及光纤的另一端用作为光发射器。
74.按照任何前述的权利要求的信令系统，其中所述第一和第二信令装置是相对可移动的。
75.信令装置包括：(i)多个光发射器，其每个用于发射各自的、载送信息的光束；和(ii)透镜系统，用于聚集从所述多个光发射器发射的光以及用于把光束引导到透镜系统的视场内的各个方向。
76.包括任何前述的权利要求的技术上的第一信令装置特性的信号装置。
77.包括按照权利要求75到76的一个或多个信令装置和多个第二信令装置的成套信令装置，其中每一个信令装置包括：(i)透镜系统，用于聚集从所述第一信令装置之一的光发射器发射的光；(ii)光检测器，用于接收来自所述透镜系统的聚集的光以及用于把接收的光变换成相应的电信号；和(iii)用于处理来自光检测器的电信号以便检索所述信息的装置。
78.使用第一和第二信令装置的信令方法，该方法包括以下步骤：
在第一信令装置中：(i)从多个光发射器中的至少一个光发射器发射载送信息的光；和(ii)通过透镜系统聚集从至少一个光发射器发射的光以及把光引导到透镜系统的视场内的各个方向；以及
在第二信令装置中：(i)通过透镜聚集从第一信令装置的光发射器发射的光；(ii)接收聚集在光检测器上的光以及把接收的光变换成相应的电信号；和(iii)处理来自光检测器的电信号以便检索信息。
79.使用第一和第二信令装置的信令方法，该方法包括以下步骤：
在第一信令装置中：(i)使用多个光发射器中的至少一个光发射器来发射载送信息的光；和(ii)通过透镜系统聚集从至少一个光发射器发射的光以及把光引导到透镜系统的视场内的各个方向；以及
在第二信令装置中：(i)使用透镜来聚集从第一信令装置的至少一个光发射器发射的光；(ii)通过透镜把来自透镜的聚集的光反射回第一信令装置；和(iii)用第一信令装置的调制数据来调制由透镜系统聚集的光和或反射光；以及
在第一信令装置中：(iii)通过透镜系统聚集从第二信令装置反射回的、已调制的光束；(iv)接收被聚集在光检测器上的已调制的光，和把接收的光变换成相应的电信号；以及(v)处理来自光检测器的电信号以便检索调制数据。
80.包括按照权利要求1到76的任一项的信令系统在内的办公室通信网。
81.包括按照权利要求1到76的任一项的信令系统在内的电视系统。
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