RU2456746C2 - Optical communication system with blade lighting - Google Patents

Optical communication system with blade lighting Download PDF

Info

Publication number
RU2456746C2
RU2456746C2 RU2009137968/07A RU2009137968A RU2456746C2 RU 2456746 C2 RU2456746 C2 RU 2456746C2 RU 2009137968/07 A RU2009137968/07 A RU 2009137968/07A RU 2009137968 A RU2009137968 A RU 2009137968A RU 2456746 C2 RU2456746 C2 RU 2456746C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mobile device
lens
transmitting
receiving channel
stationary
Prior art date
Application number
RU2009137968/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009137968A (en
Inventor
Александр Федорович Ширанков (RU)
Александр Федорович Ширанков
Алексей Григорьевич Аниканов (RU)
Алексей Григорьевич Аниканов
Станислав Александрович Штыков (RU)
Станислав Александрович Штыков
Алексей Михайлович Горелов (RU)
Алексей Михайлович Горелов
Роман Анатольевич Перковский (RU)
Роман Анатольевич Перковский
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2009137968/07A priority Critical patent/RU2456746C2/en
Publication of RU2009137968A publication Critical patent/RU2009137968A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456746C2 publication Critical patent/RU2456746C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: information technologies.
SUBSTANCE: mobile device is arranged as capable of generating a transmitting and a receiving channels, and a stationary device is arranged with the possibility of a transmitting and a receiving channel, at the same time in the transmitting channel of the mobile device there is a set of laser light diodes arranged in the form of a ruler that forms a radiation indicatrix in the form of a "blade"; in the receiving channel of the stationary device there is one-dimensional coordinator of the mobile device position, besides, such coordinator comprises a bifocal lens and a CCD-ruler; in the transmitting unit of the stationary device in the front focal plane there is a ruler of laser diodes arranged as capable of switching one laser diode, the position of which complies with the direction towards the mobile device.
EFFECT: improved efficiency of information transfer in a wireless optical communication system.
13 dwg

Description

Изобретение относится к области оптической связи и может быть использовано в системах связи между различными устройствами как мобильными, так и стационарными.The invention relates to the field of optical communication and can be used in communication systems between various devices, both mobile and stationary.

Системы беспроводной (инфракрасной, атмосферной) оптической связи предназначены для передачи данных, голоса и видео. Как и волоконно-оптические системы, они используют луч лазер для передачи сигнала между приемопередающими устройствами. Однако, в отличие от волоконной оптики, сигнал передается через открытую воздушную среду, а не по оптическому волокну. Для приема и передачи цифрового сигнала между беспроводными оптическими устройствами необходимо наличие прямой видимости. Другими словами, между ними не должно быть никаких помех (таких, например, как деревья). Беспроводные оптические системы используются для создания высокоскоростных и безопасных каналов связи, которые можно развернуть в течение очень малого промежутка времени. В частности, новые системы серии TereScope 10 Giga (http://newsdesk.pcmag.ru/taxonomy/term/7919) [1], обеспечивающей беспроводную атмосферную передачу данных в сетях 10 Gigabit Ethernet и STM-64, могут работать на расстояниях до 800 м при благоприятных погодных условиях. Для обеспечения устойчивой и надежной связи при любых погодных условиях расстояния между приемопередающими устройствами TS-10GE не должны превышать 300 метров.Wireless (infrared, atmospheric) optical communication systems are designed to transmit data, voice and video. Like fiber optic systems, they use a laser beam to transmit a signal between transceiver devices. However, unlike fiber optics, the signal is transmitted through open air, and not through optical fiber. To receive and transmit a digital signal between wireless optical devices, direct visibility is required. In other words, there should not be any interference between them (such as, for example, trees). Wireless optical systems are used to create high-speed and secure communication channels that can be deployed over a very short period of time. In particular, the new systems of the TereScope 10 Giga series (http://newsdesk.pcmag.ru/taxonomy/term/7919) [1], which provides wireless atmospheric data transmission in 10 Gigabit Ethernet and STM-64 networks, can work at distances up to 800 m in favorable weather conditions. To ensure stable and reliable communication in all weather conditions, the distance between TS-10GE transceivers should not exceed 300 meters.

Системы беспроводной оптической связи уже установлены в различных компаниях, включая больницы, банки, операторы связи, муниципальные службы и военные ведомства во многих странах мира, предлагая беспроводные решения различного уровня сложности. В корпоративных сетях эти системы могут быть использованы для организации высокоскоростных каналов связи между офисами, что позволяет избежать затрат на аренду выделенных линий. Беспроводные оптические каналы связи предлагают серьезную альтернативу волоконной оптике в случаях, когда необходимо обеспечить работу высокоскоростных приложений (таких как видеоконференции), а стоимость прокладки кабеля слишком высока. Другим популярным приложением беспроводных оптических систем является организация временных каналов связи во время выставок, конференций, спортивных мероприятий или для быстрого восстановления связи при аварии волоконно-оптической линии.Wireless optical communication systems have already been installed in various companies, including hospitals, banks, telecom operators, municipal services and military departments in many countries of the world, offering wireless solutions of various levels of complexity. In corporate networks, these systems can be used to organize high-speed communication channels between offices, which avoids the cost of leasing leased lines. Wireless optical communication channels offer a serious alternative to fiber optics in cases where it is necessary to ensure the operation of high-speed applications (such as video conferencing), and the cost of laying the cable is too high. Another popular application of wireless optical systems is the organization of temporary communication channels during exhibitions, conferences, sporting events or for quick connection restoration in the event of a fiber-optic line accident.

Разработка оптических систем связи уже много лет ведется в разных странах, в частности, в России можно упомянуть опубликованные заявки на патенты №98117651 [2] и 99113237 [3]. Оригинальные решения представлены также в международных заявках, например, PCT/GB2000/000456 [4] и PCT/US2000/041160 [5].The development of optical communication systems has been carried out for many years in different countries, in particular, in Russia, published applications for patents No. 98117651 [2] and 99113237 [3] can be mentioned. Original solutions are also presented in international applications, for example, PCT / GB2000 / 000456 [4] and PCT / US2000 / 041160 [5].

Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение, изложенное в патенте США №6,914,266 [6], где описана система оптической связи между двумя устройствами: мобильным и стационарным. Схема устройства такой системы оптической связи представлена на Фиг.1.Closest to the claimed invention is a technical solution set forth in US patent No. 6,914,266 [6], which describes an optical communication system between two devices: mobile and stationary. The device diagram of such an optical communication system is shown in FIG. 1.

Оптическая линия связи, представленная на Фиг.1, состоит из базовой станции 2 и мобильной станции 1, каждая из которых содержит оптический приемопередатчик. Оптический передатчик 2, 3 представляет собой двумерную матрицу светодиодов и одинаков как для базовой станции, так и для мобильной станции. Оптический приемник 5, 6 представляет собой двумерную матрицу фотодиодов и также одинаков для базовой станции и мобильной станции.The optical communication line shown in FIG. 1 consists of a base station 2 and a mobile station 1, each of which contains an optical transceiver. The optical transmitter 2, 3 is a two-dimensional matrix of LEDs and is the same for both the base station and the mobile station. The optical receiver 5, 6 is a two-dimensional array of photodiodes and is also the same for the base station and the mobile station.

Выбранная в качестве прототипа система оптической связи [6] из-за особенностей построения оптической схемы приемного канала обладает либо низкой эффективностью, либо малым отношением сигнал/шум в зависимости от ее настройки. Этот факт не позволяет уверенно принимать информационный сигнал при большем расстоянии между мобильной и базовой станцией и/или при ухудшении состояния атмосферы.The optical communication system [6], chosen as a prototype, has either low efficiency or a low signal-to-noise ratio, depending on its settings, due to the construction of the optical circuit of the receiving channel. This fact does not allow you to confidently receive an information signal with a greater distance between the mobile and base station and / or with the deterioration of the atmosphere.

Конструктивная особенность построения системы передающего блока стационарного устройства приводит к увеличению его габаритов, повышению сложности его построения и трудоемкости изготовления, а также повышению энергопотребления.A design feature of the construction of the system of the transmitting unit of a stationary device leads to an increase in its dimensions, an increase in the complexity of its construction and the complexity of manufacturing, as well as increased energy consumption.

Использование для передачи информации источников излучения с длиной волны более 900 нм снижает удобство эксплуатации системы связи, за счет трудностей, возникающих при наведении мобильного устройства на базовую станцию. Также накладываются дополнительные ограничения на параметры источников излучения, из-за более жестких требований по безопасности излучения для глаз в этом спектральном диапазоне длин волн.The use of radiation sources with a wavelength of more than 900 nm to transmit information reduces the usability of the communication system due to the difficulties encountered when pointing a mobile device to a base station. Additional restrictions are also imposed on the parameters of the radiation sources, due to more stringent requirements for radiation safety for the eyes in this spectral wavelength range.

Применение в качестве источника излучения в передающем канале стационарного устройства двумерной матрицы светодиодов или лазерных диодов не позволяет повысить скорость передачи информации, из-за необходимости применения сложной электронной схемы для управления ее работой.The use of a two-dimensional matrix of LEDs or laser diodes as a radiation source in the transmitting channel of a stationary device does not allow increasing the speed of information transfer, due to the need to use a complex electronic circuit to control its operation.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы разработать такую систему оптической связи, которая обеспечивала бы повышенную эффективность в работе, при этом система должна быть простой по конструкции для снижения себестоимости, а также энергосберегающей.The problem to which the claimed invention is directed is to develop such an optical communication system that would provide increased efficiency in operation, while the system should be simple in design to reduce costs, as well as energy-saving.

Технический результат достигнут за счет разработки усовершенствованной системы оптической связи, включающей два устройства, а именно:The technical result is achieved due to the development of an improved optical communication system, including two devices, namely:

- мобильное устройство, которое по видимому световому лучу запрашивает и принимает информацию, состоящее из- a mobile device that, apparently by a light beam, requests and receives information consisting of

- передающего канала, включающего объектив, в фокальной плоскости которого расположен эквидистантный дискретный набор лазерных диодов,- a transmitting channel including a lens in the focal plane of which is located an equidistant discrete set of laser diodes,

- приемного канала в составе расположенных один за другим формирующего объектива и фотоприемника для приема информации;- a receiving channel consisting of a forming lens and a photodetector located one after the other for receiving information;

- стационарное устройство, которое по световому лучу обнаруживает мобильное устройство, фиксирует запрос и передает на него запрашиваемую информацию, в свою очередь также состоящее из- a stationary device that detects a mobile device by the light beam, captures the request and transfers the requested information to it, which in turn also consists of

- передающего канала, в составе расположенных друг за другом формирующего объектива и набора светодиодов, обеспечивающих заданное угловое отклонение, угловую расходимость и необходимые параметры модуляции светового луча для передачи необходимой информации на мобильное устройство,- a transmitting channel, consisting of one after another of the forming lens and a set of LEDs that provide a given angular deviation, angular divergence and the necessary modulation parameters of the light beam to transmit the necessary information to the mobile device,

- приемного канала, состоящего из объектива и фотоприемника, для обнаружения и определения угловых координат мобильного устройства;- a receiving channel, consisting of a lens and a photodetector, for detecting and determining the angular coordinates of a mobile device;

при этом с цельюwith the aim of

- повышения эффективности за счет снижения энергопотребления и удешевления конструкции, в передающий канал мобильного устройства введена линейка светодиодов, формирующая индикатрису излучения в виде «ножа»;- improving efficiency by reducing energy consumption and cheaper design, a line of LEDs has been introduced into the transmitting channel of the mobile device, forming an indicatrix of radiation in the form of a “knife”;

- удешевления конструкции приемного канала стационарного устройства в нем используется оптический 1D угловой датчик (одномерный координатор положения мобильного устройства), содержащий бифокальный объектив и ПЗС-линейку,- cheaper design of the receiving channel of a stationary device it uses an optical 1D angle sensor (one-dimensional coordinator of the position of the mobile device) containing a bifocal lens and a CCD line,

- для упрощения передающего канала стационарного устройства и снижения его энергопотребления без снижения мощности принимаемого мобильным устройством информационного светового луча, передающий блок стационарного устройства в передней фокальной плоскости объектива содержит линейку лазерных диодов, из которой при известном угловом положении мобильного устройства «зажигается» один лазерный диод, положение которого соответствует направлению на мобильное устройство.- to simplify the transmitting channel of the stationary device and reduce its energy consumption without reducing the power of the information light beam received by the mobile device, the transmitting unit of the stationary device in the front focal plane of the lens contains a line of laser diodes, from which, with a known angular position of the mobile device, one laser diode is “lit”, the position of which corresponds to the direction to the mobile device.

Далее заявляемая система оптической связи описывается в деталях с привлечением графических материалов.Further, the claimed optical communication system is described in detail using graphic materials.

Система оптической связи состоит из двух устройств: мобильного устройства и стационарного устройства (см. Фиг.2). Мобильное устройство 201 - телефон-акцептор, который по световому лучу запрашивает и принимает информацию. Стационарное устройство 202 - базовая станция-донор, которая по световому лучу фиксирует запрос и передает на устройство 201 запрошенную информацию. На Фиг.2 представлена схема взаимного расположения мобильного устройства 201 и стационарного устройства 202. Ось устройства 201 и ось устройства 202 лежат в одной плоскости.The optical communication system consists of two devices: a mobile device and a stationary device (see Figure 2). Mobile device 201 is an acceptor telephone that requests and receives information through a light beam. Stationary device 202 is a donor base station that detects a request by a light beam and transmits the requested information to device 201. Figure 2 presents a diagram of the relative position of the mobile device 201 and the stationary device 202. The axis of the device 201 and the axis of the device 202 are in the same plane.

Устройство 201 направляет ось своего передающего канала 205 на устройство 202 и передает ему запрос по световому лучу на выдачу необходимой информации. При этом приемный канал 203 устройства 201 включается и готов принимать запрошенную информацию от устройства 202.The device 201 directs the axis of its transmitting channel 205 to the device 202 and transmits to it a request by the light beam to issue the necessary information. In this case, the receiving channel 203 of the device 201 is turned on and is ready to receive the requested information from the device 202.

Когда приемный канал 204 устройства 202 выделяет из шумов сигнал запроса, то активизируется передающий канал 206 для передачи запрошенной информации по световому лучу в сторону устройства 201. Далее приемный канал 203 устройства 201 принимает запрошенную информацию.When the receiving channel 204 of the device 202 extracts the request signal from the noise, the transmitting channel 206 is activated to transmit the requested information along the light beam towards the device 201. Further, the receiving channel 203 of the device 201 receives the requested information.

Таким образом, устройства 201 и 202 имеют передающий и приемный каналы, а именно, приемный канал 203 устройства 201, передающий канал 205 устройства 201, приемный канал 204 устройства 202, передающий канал 206 устройства 202.Thus, devices 201 and 202 have transmitting and receiving channels, namely, receiving channel 203 of device 201, transmitting channel 205 of device 201, receiving channel 204 of device 202, transmitting channel 206 of device 202.

Передающий канал 205 представляет собой простейшую схему - объектив 301, в фокусе которого располагается источник излучения 302 (Фиг.3).The transmitting channel 205 is the simplest scheme - the lens 301, in the focus of which is located the radiation source 302 (Figure 3).

Таким образом, на выходе передающего канала формируется индикатриса светового излучения в виде «ножа». Для быстрого обнаружения мобильного устройства в широком диапазоне углов отклонения последнее должно обладать широкой диаграммой направленности, поэтому только небольшая часть энергии попадает в приемную систему стационарного устройства. После обнаружения и захвата устройства мобильного устройства стационарным, для его удержания по оптическому каналу требуется существенно меньшая по углу диаграмма направленности оптического излучения мобильного устройства, что может существенно уменьшить энергетические потери мобильного устройства, но для этого диаграмма направленности последнего должна варьироваться в зависимости от режима работы, т.е. должна быть управляемой. Такая схема реализуется с использованием линейки лазерных диодов, с помощью которой, меняя порядок включения отдельных лазерных диодов, можно получать источники излучения разных размеров и разного положения относительно оптической оси системы, а это позволит менять не только угловой размер диаграммы излучения, но и направление его оси, оптимальным образом подстраивая ее под приемную систему стационарного устройства.Thus, at the output of the transmitting channel, an indicatrix of light radiation in the form of a “knife” is formed. To quickly detect a mobile device in a wide range of deviation angles, the latter should have a wide radiation pattern, so only a small part of the energy enters the receiving system of a stationary device. After detecting and capturing the mobile device’s device stationary, to keep it on the optical channel requires a much smaller angle radiation pattern of the optical radiation of the mobile device, which can significantly reduce the energy loss of the mobile device, but for this the radiation pattern of the latter should vary depending on the operating mode, those. must be manageable. Such a scheme is implemented using a line of laser diodes, with which, changing the order of inclusion of individual laser diodes, it is possible to obtain radiation sources of different sizes and different positions relative to the optical axis of the system, and this will change not only the angular size of the radiation diagram, but also the direction of its axis , optimally adjusting it to the receiving system of a stationary device.

Приемный канал 203 построен на базе простейшей схемы - объектива, в фокальной плоскости которого расположен фотодиод с большой площадью светочувствительной поверхности, для обеспечения большого углового поля приема информационного сигнала от устройства 202.The receiving channel 203 is built on the basis of the simplest scheme - the lens, in the focal plane of which there is a photodiode with a large area of the photosensitive surface, to provide a large angular field for receiving the information signal from the device 202.

Приемный канал 204 должен не только принять сигнал запроса, но и измерить угловые координаты устройства 201. Это позволит направить ось индикатрисы информационного сигнала передающего канала 206 в направлении на приемный канал 203. Таким образом, приемный канал 204 представляет собой одномерный датчик угла прихода излучения (Фиг.5). Он состоит из бифокального объектива, в фокальной плоскости которого расположена линейка фотодиодов. Бифокальный объектив используется для согласования пятна рассеяния с пикселями прямоугольного размера линейки фотодиодов. Прямоугольные пиксели используются для дополнительного повышения отношения сигнал/шум.The receiving channel 204 should not only receive the request signal, but also measure the angular coordinates of the device 201. This will allow the axis of the information signal of the transmitting channel 206 to be directed in the direction of the receiving channel 203. Thus, the receiving channel 204 is a one-dimensional radiation angle sensor (FIG. .5). It consists of a bifocal lens, in the focal plane of which there is a line of photodiodes. A bifocal lens is used to match the scattering spot with the rectangular pixels of the photodiode array. Rectangular pixels are used to further enhance the signal-to-noise ratio.

Передающий канал 206 построен по схеме, состоящей из линейки лазерных диодов, расположенных в фокальной плоскости объектива, как показано на Фиг.6. После определения датчиком приемного канала стационарного устройства угла прихода излучения от мобильного устройства, на линейке лазерных диодов зажигается один лазерный диод, соответствующий по положению в линейке, направлению на мобильное устройство. Такое построение приемного и передающего каналов стационарного устройства позволяет резко сократить энергопотребление стационарного устройства и упростить его конструкцию.The transmitting channel 206 is constructed according to the scheme consisting of a line of laser diodes located in the focal plane of the lens, as shown in Fig.6. After the sensor determines the receiving angle of the radiation from the mobile device by the sensor of the receiving channel of the stationary device, one laser diode is lit on the line of laser diodes, which corresponds to the direction in the line to the mobile device. Such a construction of the receiving and transmitting channels of the stationary device can dramatically reduce the power consumption of the stationary device and simplify its design.

В качестве предпочтительного варианта реализации заявляемого изобретения предлагается система на основе следующих расчетов каналов оптической связи.As a preferred embodiment of the claimed invention, a system is proposed based on the following calculations of optical communication channels.

Передающий канал 205 мобильного устройства 201, как было обосновано выше, состоит из объектива, в передней фокальной плоскости которого находится линейка светодиодов. Расчетная схема системы приведена на Фиг.7.The transmitting channel 205 of the mobile device 201, as was justified above, consists of a lens, in the front focal plane of which there is a line of LEDs. The design scheme of the system is shown in Fig.7.

Исходные данные:Initial data:

b=0,30 мм - размер элемента линейки лазерных диодов;b = 0.30 mm is the size of the element of the line of laser diodes;

f'=17,20 мм - фокусное расстояние объектива;f '= 17.20 mm is the focal length of the lens;

D=10,0 мм - размер входного зрачка объектива.D = 10.0 mm - the size of the entrance pupil of the lens.

Результаты расчетов представлены в табл.1 ниже:The calculation results are presented in table 1 below:

Таблица 1Table 1 Параметры ОС передающего канала мобильного устройства.OS parameters of the transmitting channel of the mobile device. No. Тип поверхностиSurface type РадиусRadius ТолщинаThickness СтеклоGlass ⌀, мм⌀ mm 1one ОбъектAn object 15,015.0 ВоздухAir -- 22 Сферическая поверхностьSpherical surface 27,22627,226 2,02.0 K8K8 1010 33 Сферическая поверхностьSpherical surface -12,769-12,769 0,00,0 ВоздухAir 1010 4four Апертурная диафрагмаAperture diaphragm ВоздухAir 1010 55 ИзображениеPicture -- -- --

Приемный канал мобильного устройства состоит из объектива, в задней фокальной плоскости которого находится фотоприемник. Схема организации приемного канала представлена на Фиг.8.The receiving channel of a mobile device consists of a lens, in the rear focal plane of which there is a photodetector. The organization diagram of the receiving channel is presented in Fig. 8.

По результатам конструкторского расчета получены следующие значения геометрических параметров элементов приемного канала:According to the results of the design calculation, the following values of the geometric parameters of the elements of the receiving channel are obtained:

b=0,40 мм - размер чувствительной площадки фотоприемника;b = 0.40 mm - the size of the sensitive area of the photodetector;

f'=11,45 мм - заднее фокусное расстояние объектива;f '= 11.45 mm - the rear focal length of the lens;

D=8,0 мм - диаметр входного зрачка объектива;D = 8.0 mm - diameter of the entrance pupil of the lens;

θ=1,0 град - угловая ширина принимаемого светового пучка.θ = 1.0 deg - the angular width of the received light beam.

Схема хода лучей приведена на Фиг.9.The beam path is shown in Fig.9.

Результаты расчета оптических параметров элементов приемного канала приведены в табл.2.The calculation results of the optical parameters of the elements of the receiving channel are given in table.2.

Таблица 2table 2 Параметры ОС приемного канала мобильного устройстваOS parameters of the receiving channel of the mobile device No. Тип поверхностиSurface type РадиусRadius ТолщинаThickness СтеклоGlass ⌀, мм⌀ mm 1one ОбъектAn object ВоздухAir -- 22 Апертурная диафрагмаAperture diaphragm 0,00,0 ВоздухAir 88 33 Сферическая поверхностьSpherical surface 7,0187,018 2,02.0 К8K8 88 4four Сферическая поверхностьSpherical surface -32,963-32,963 10,010.0 ВоздухAir 88 55 ИзображениеPicture -- -- --

Диаметры поверхностей 2, 3 и 4 оптической системы передающего канала мобильного устройства равны 10 мм.The diameters of the surfaces 2, 3 and 4 of the optical system of the transmitting channel of the mobile device are 10 mm.

Приемный канал стационарного устройства сформирован из бифокального объектива ОВ, в задней XZ фокальной плоскости которого находится линейка фотодиодов CCD. Бифокальный объектив нужен для оптимального заполнения неквадратной чувствительной площадки отдельного фотодиода в линейке. Схема расположения элементов приемного канала приведена на Фиг.10.The receiving channel of a stationary device is formed from a bifocal OB lens, in the rear XZ focal plane of which there is a line of CCD photodiodes. A bifocal lens is needed to optimally fill the non-square sensitive area of a single photodiode in the lineup. The arrangement of the elements of the receiving channel is shown in Fig.10.

Исходные и рассчитанные параметры элементов приемного канала приведены ниже;The initial and calculated parameters of the elements of the receiving channel are given below;

b=0,3 мм - высота площадки отдельного фотодиода линейки;b = 0.3 mm - the height of the platform of an individual photodiode line;

Figure 00000001
- 1-е фокусное расстояние бифокального объектива;
Figure 00000001
- 1st focal length of a bifocal lens;

Figure 00000002
- фокусное расстояние цилиндрической линзы;
Figure 00000002
- focal length of a cylindrical lens;

Figure 00000003
- 2-е фокусное расстояние бифокального объектива;
Figure 00000003
- 2nd focal length of a bifocal lens;

D=10,0 мм - диаметр входного зрачка объектива;D = 10.0 mm - diameter of the entrance pupil of the lens;

α=20,0 град - максимальный угол принимаемого луча.α = 20.0 degrees - the maximum angle of the received beam.

Схема хода лучей в приемном канале стационарного устройства приведена на Фиг.11. Рассчитанные параметры оптических элементов приемного канала приведены в табл.3.The beam path in the receiving channel of a stationary device is shown in Fig.11. The calculated parameters of the optical elements of the receiving channel are given in table.3.

Таблица 3Table 3 Параметры ОС приемного канала стационарного устройства.OS parameters of the receiving channel of a stationary device. Тип поверхностиSurface type РадиусRadius ТолщинаThickness СтеклоGlass ⌀, мм⌀ mm 1one ОбъектAn object ВоздухAir -- 22 Апертурная диафрагмаAperture diaphragm 0,00,0 ВоздухAir 1010 33 Сферическая поверхностьSpherical surface 22,88322,883 1,01,0 К8K8 1010 4four Сферическая поверхностьSpherical surface 16,86216,862 2,02.0 ТФ4TF4 1010 55 Сферическая поверхностьSpherical surface -15,502-15,502 1,01,0 ВоздухAir 1010 66 Цилиндрическая поверхностьCylindrical surface -514,0-514.0 1,01,0 К8K8 1010 77 Плоская поверхностьFlat surface 8,888.88 ВоздухAir 1010 88 ИзображениеPicture -- -- --

Передающий канал стационарного устройства состоит из объектива, в передней фокальной плоскости которого находится линейка светодиодов. Расчетная схема системы приведена на Фиг.12.The transmitting channel of a stationary device consists of a lens, in the front focal plane of which there is a line of LEDs. The design scheme of the system is shown in Fig.12.

Из конструктивных соображений были рассчитаны или выбраны следующие значения геометрических параметров системы:From design considerations, the following values of the geometric parameters of the system were calculated or selected:

b=0,3 мм - размер отдельного лазерного диода;b = 0.3 mm is the size of an individual laser diode;

d=0,8 мм - период решетки лазерных диодов;d = 0.8 mm — grating period of laser diodes;

f'=17,52 мм - заднее фокусное расстояние объектива;f '= 17.52 mm - the rear focal length of the lens;

D=10,0 мм - диаметр входного зрачка объектива;D = 10.0 mm - diameter of the entrance pupil of the lens;

α=20,0 град - максимальный угол отклонения светового пучка.α = 20.0 degrees - the maximum angle of deviation of the light beam.

Схема хода лучей приведена на Фиг.13.The beam path is shown in Fig.13.

Результаты расчета оптических параметров канала приведены в табл.4.The results of calculating the optical parameters of the channel are given in table 4.

Таблица 4Table 4 Параметры ОС передающего канала стационарного устройстваOS parameters of the transmitting channel of a stationary device No. Тип поверхностиSurface type РадиусRadius ТолщинаThickness СтеклоGlass ⌀, мм⌀ mm 1one ОбъектAn object 15,015.0 ВоздухAir -- 22 Сферическая поверхностьSpherical surface 14,33714,337 2,02.0 ТФ4TF4 1010 33 Сферическая поверхностьSpherical surface -96,937-96,937 1,01,0 К8K8 1010 4four Сферическая поверхностьSpherical surface -121,878-121.878 0,00,0 ВоздухAir 1010 55 Апертурная диафрагмаAperture diaphragm ВоздухAir 1010 66 ИзображениеPicture -- -- --

Разработанная система с успехом может применяться в высокоскоростных системах связи в открытом пространстве, использующих для передачи данных световое излучение, в том числе, для обмена информацией между мобильными устройствами (мобильными телефонами, карманными персональными компьютерами и т.д.) и базовой станцией (терминалы, персональные компьютеры, ноутбуки и т.д.).The developed system can be successfully used in high-speed communication systems in the open space, using light radiation for data transmission, including for the exchange of information between mobile devices (mobile phones, personal digital assistants, etc.) and the base station (terminals, personal computers, laptops, etc.).

Claims (1)

Система беспроводной оптической связи, включающая в себя мобильное устройство, выполненное с возможностью формирования как передающего канала за счет объектива, в фокальной плоскости которого расположен эквидистантный дискретный набор лазерных диодов, так и приемного канала за счет расположенных один за другим фокусирующего объектива и фотоприемника, и стационарное устройство, выполненное с возможностью образования как передающего канала за счет формирующего объектива и массива светодиодов, так и приемного канала за счет объектива и фотоприемника, при этом в передающем канале мобильного устройства набор лазерных светодиодов выполнен в виде линейки, выполненной с возможностью формирования индикатрисы излучения в виде «ножа»;
в приемном канале стационарного устройства установлен одномерный координатор положения мобильного устройства, причем такой координатор содержит бифокальный объектив и ПЗС-линейку;
в передающем блоке стационарного устройства в передней фокальной плоскости объектива размещена линейка лазерных диодов, выполненная с возможностью включения одного лазерного диода, положение которого соответствует направлению на мобильное устройство.
A wireless optical communication system including a mobile device configured to form both a transmitting channel using a lens, in the focal plane of which there is an equidistant discrete set of laser diodes, and a receiving channel due to a focusing lens and a photodetector located one after the other, and stationary a device configured to form both a transmitting channel due to the forming lens and an array of LEDs, and a receiving channel due to the lens and a photodetector, while in the transmitting channel of the mobile device, the set of laser LEDs is made in the form of a ruler made with the possibility of forming a radiation indicatrix in the form of a “knife”;
a one-dimensional coordinator of the position of the mobile device is installed in the receiving channel of the stationary device, and such a coordinator contains a bifocal lens and a CCD line;
in the transmitting unit of the stationary device in the front focal plane of the lens there is a line of laser diodes configured to turn on one laser diode, the position of which corresponds to the direction to the mobile device.
RU2009137968/07A 2009-10-14 2009-10-14 Optical communication system with blade lighting RU2456746C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137968/07A RU2456746C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Optical communication system with blade lighting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137968/07A RU2456746C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Optical communication system with blade lighting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009137968A RU2009137968A (en) 2011-07-20
RU2456746C2 true RU2456746C2 (en) 2012-07-20

Family

ID=44752002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009137968/07A RU2456746C2 (en) 2009-10-14 2009-10-14 Optical communication system with blade lighting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456746C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155932C1 (en) * 1999-10-21 2000-09-10 Черненко Виктор Михайлович Device inspecting surfaces of optical elements
RU2223515C1 (en) * 2002-05-31 2004-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Особое конструкторское бюро высокоэнергетических лазеров "Гранат" им. В.К.Орлова" Device for detection of optical and optoelectronic objects

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155932C1 (en) * 1999-10-21 2000-09-10 Черненко Виктор Михайлович Device inspecting surfaces of optical elements
RU2223515C1 (en) * 2002-05-31 2004-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Особое конструкторское бюро высокоэнергетических лазеров "Гранат" им. В.К.Орлова" Device for detection of optical and optoelectronic objects

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009137968A (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110073243B (en) Fast scanning lidar using dynamic voxel detection
JP2020014227A (en) Diverged-beam communications system
US6829439B1 (en) Optical communication device
US8204383B2 (en) Wireless communication interface for portable wireless terminal
WO2008040026A3 (en) Compact ocular fundus camera
US20020149822A1 (en) Optical commuincation system for a portable computing device and method of use
US20110150493A1 (en) Optical module
US20170366278A1 (en) Underwater bi-directional wireless image data communication system based on illumination diffusion support
WO2018107452A1 (en) Optical communication device and method and transmitting antenna in free-space optical communication system
Yun et al. Indoor infrared wireless communications using spot diffusing and fly-eye receivers
KR20090095660A (en) Beam Combiner and Collimator
RU2456746C2 (en) Optical communication system with blade lighting
RU2451397C2 (en) Optical communication system device with automatic aiming of light beam onto information receiver
Riza The camceiver: Empowering robust agile indoor optical wireless for massive data centres
GB2565199A (en) Optical detector
Trisno et al. Theoretical and experimental characterization of omnidirectional optical links for free space optical communications
JP2005101853A (en) Optical transmitter and optical radio equipment
CN206348479U (en) A kind of tunable receiver
EP1162770A2 (en) Free space optical communication device
TWI235261B (en) Light transceiving module
US10408935B1 (en) Long-range optical tag
KR20200086815A (en) Camera Module
Koonen et al. Recent advances in ultra-broadband optical wireless communication
CN110086546A (en) A kind of wide viewing angle reception system based on APD array
JP2005064993A (en) Apparatus and system of optical radio

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181015