用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法 |
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| 申请号 | CN201610837391.1 | 申请日 | 2016-09-21 | 公开(公告)号 | CN106487448A | 公开(公告)日 | 2017-03-08 |
| 申请人 | 深圳市新岸通讯技术有限公司; | 发明人 | 杜建军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种用于自动 跟踪 FSO设备 信号 光的光学系统及其方法，该光学系统包括：第一聚焦透镜、第一 准直 透镜、二色镜、第二 准直透镜 、 激光器 、激光器驱动模 块 、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。本发明能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题，方便广大乘客。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，其特征在于，包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。 |
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| 说明书全文 | 用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法技术领域[0001] 本发明涉及无线光通信技术领域，尤其涉及一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其方法。 背景技术[0002] 随着信息化社会的到来，通信技术也得到了日新月异的发展，一种崭新的无线通信技术（Free Space Optical，FSO）—自由空间光通信正在悄然兴起。无线光通信是利用激光作为载体传输数据，以空气为介质，提供无线高速的点对点或点对多点通信的一种方式。正是由于无线光通信这一特性，因此被灵活运用于列车通信上。 [0003] 但在现有技术中，列车高速运行（时速大于300km/h）时，列车内的移动网络很不稳定，基本无法使用。这对于在高速运行的列车上使用智能终端来上网的乘客来说，这种情况下基本上无法上网。 发明内容[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其处理方法，能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题。 [0006] 本发明的技术方案如下：本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，包括：第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、激光器驱动模块、带通滤光器、第二聚焦透镜、APD探测器以及光电处理模块，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、第二准直透镜、激光器、带通滤光器、第二聚焦透镜及APD探测器呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器依次排列于X轴上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器依次排列于Y轴上，所述激光器与所述激光器驱动模块连接，所述APD探测器与所述光电处理模块连接。 [0007] 所述第一聚焦透镜、第一准直透镜、二色镜、带通滤光器、第二聚焦透镜以及APD探测器按次序排列于水平方向上，所述二色镜、第二准直透镜以及激光器按次序排序于竖直方向上，所述二色镜与水平方向呈45°角。 [0008] 所述第一聚焦透镜将准直入射光聚焦到所述第一准直透镜，并将第一准直透镜发射过来的出射光转变为平行光。 [0009] 入射光以45°的入射角入射至所述二色镜上，所述二色镜将入射光分成两束相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器；出射光以45°的入射角入射至所述二色镜上，所述二色镜将出射光分成两束相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜。 [0010] 本发明还提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的方法，包括同时进行的接收入射光过程和发射出射光过程：接收入射光过程：采用第一聚焦镜将入射的准直光聚焦至第一准直透镜，所述第一准直透镜将聚焦光转变成平行光输出至二色镜，之后再将光传输给带通滤光器进行过滤处理，过滤后的光经第二聚焦透镜聚焦后，入射至APD探测器，所述APD探测器将探测的信号传输给光电处理模块； 发射出射光过程：激光器驱动模块驱动激光器发射出射光，第二准直透镜将出射光转变为准直光后射到二色镜折射上，二色镜将光送入至第一准直透镜，第一准直透镜将出射光聚焦后送给第一聚焦透镜，第一聚焦透镜将聚焦光变成小发散角的准直光，并发送出去。 [0011] 所述入射光以45°的入射角入射到二色镜上，所述出射光以45°的入射角入射到二色镜上。 [0012] 所述二色镜将入射光分成两束相互垂直的光，并将一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器；所述二色镜将出射光分成两束相互垂直的光，并将一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜。 [0014] 图1为本发明用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统的结构示意图。 具体实施方式[0015] 以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。 [0016] 高速运动的列车通信采用自动跟踪技术，信号光束随着列车的运动在不断进行调整。在自动跟踪FSO设备中存在两种光源，一种是同时收发的信号光，一种是只发送的信标光，信号光和信标光的处理方法不同。请参阅图1，本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，包括：第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、第二准直透镜5、激光器6、激光器驱动模块7、带通滤光器8、第二聚焦透镜9、APD探测器10以及光电处理模块11。所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、第二准直透镜5、激光器6、带通滤光器8、第二聚焦透镜9及APD探测器10呈XY轴分布，所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、带通滤光器8、第二聚焦透镜9以及APD探测器10依次排列于X轴上，所述二色镜4、第二准直透镜5以及激光器6依次排列于Y轴上，所述激光器6与所述激光器驱动模块7连接，所述APD探测器 10与所述光电处理模块11连接。 [0017] 优选的，所述第一聚焦透镜2、第一准直透镜3、二色镜4、带通滤光器8、第二聚焦透镜9以及APD探测器10按次序排列于水平方向上，所述二色镜4、第二准直透镜5以及激光器6按次序排序于竖直方向上，所述二色镜4与水平方向呈45°角。 [0018] 在FSO设备点对点通信中，只有FSO设备的入射光和出射光有一定的重合面积才能通信，在进行自动跟踪时，为保证通信，需要对入射光和出射光进行同时相同角度的调整，利用平面反射镜能实现该功能，所以在本发明的光学系统的前端装有一个平面发射镜即可。 [0019] 平面发射镜接收空间光后，将入射光进行90度变换后，以平行光形式送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将大范围的准直光聚焦到一个直径较小的第一准直透镜3上，第一准直透镜3将聚焦光变成平行光并输出给二色镜4，该平行光以45°的入射角入射至二色镜4，二色镜4直接将该平行光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，只将另一束与原入射方向平行的光出射至所述带通滤光器8。该平行光中可能含有一些杂光，为了保证入射光（信号光）纯净，利用一个工作波长的带通滤光器8对入射光进行过滤处理，带通滤光器8过滤后，将入射光输出至第二聚焦透镜9，第二聚焦透镜9将过滤后的入射光聚焦成一个很小的光斑，该光斑直接照射到APD（雪崩光电二极管）探测器10的光敏面上，与所述APD探测器10连接的光电处理模块11对该APD探测器10的电信号进行后续处理，从而完成从空间接收光信号到电信号的处理过程。 [0020] 发送的业务信号，经过激光器驱动模块7的处理后，激光器6发出点光源形成出射光，该出射光经过第二准直透镜5，将点光源的发散光变成准直光，并以45°的入射角入射至二色镜4上，二色镜4直接将该准直光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜3，但该光相对水平方向是平行的，该平行光送入至第一准直透镜3，第一准直透镜3将该准直光聚焦后送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将聚焦光变成小发散角的准直光，该准直光再由平面反射镜发向空间，从而完成了从业务电信号到空间光信号的发送处理过程。 [0021] 本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统，即使在高速运行的列车也可以给乘客提供稳定的网络，方便广大乘客。 [0022] 请参阅图1，本发明还提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的方法，包括同时进行的接收入射光过程和发射出射光过程：接收入射光过程：平面发射镜接收空间光后，将入射光进行90度变换后，以平行光形式送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将大范围的准直光聚焦到一个直径较小的第一准直透镜3上，第一准直透镜3将聚焦光变成平行光并输出给二色镜4，该平行光以45°的入射角入射至二色镜4，二色镜4直接将该平行光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向相垂直的光吸收掉，只将另一束与原入射方向平行的光出射至带通滤光器8。该平行光中可能含有一些杂光，为了保证入射光（信号光）纯净，利用一个工作波长的带通滤光器8对入射光进行过滤处理，带通滤光器8过滤后，将入射光输出至第二聚焦透镜8，第二聚焦透镜9将过滤后的入射光聚焦成一个很小的光斑，该光斑直接照射到APD（雪崩光电二极管）探测器10的光敏面上，与所述APD探测器10连接的光电处理模块11对该APD探测器10的电信号进行后续处理，从而完成从空间接收光信号到电信号的处理过程。 [0023] 发射出射光过程：经过激光器驱动模块7的处理后，激光器6发出点光源形成出射光，该出射光经过第二准直透镜5，将点光源的发散光变成准直光，并以45°的入射角入射至二色镜4上，二色镜4直接将该平行光变成2束传播方向相互垂直的光，并将其中一束与原入射方向平行的光吸收掉，将另一束与原入射方向相垂直的光出射至所述第一准直透镜3，但该光相对水平方向是平行的，该平行光送入至第一准直透镜3，第一准直透镜3将该平行光聚焦后送入第一聚焦透镜2，第一聚焦透镜2将聚焦光变成小发散角的准直光，该准直光再由平面反射镜发向空间，从而完成了从业务电信号到空间光信号的发送处理过程。 [0024] 综上所述，本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备信号光的光学系统及其处理方法，能够很好地解决乘客在高速运行的列车上无法上网的问题，方便广大乘客。 |
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