[实用新型]一种折-反射抛物面透镜接收元件有效

专利信息
申请号: 201520795519.3 申请日: 2015-10-15
公开(公告)号: CN205051698U 公开(公告)日: 2016-02-24
发明(设计)人: 梁忠诚;杨婷婷;居秋琦;刘学明 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: H04B10/60 分类号: H04B10/60;G02B3/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 许方
地址: 210023 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 反射 抛物面 透镜 接收 元件
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种折-反射抛物面透镜接收元件,属于集成化的实现室内可见光高速通信的终端接收设备技术领域。

背景技术

目前,随着固态照明的迅猛发展,发光二极管(LED)将成为未来的主导光源,而基于白光LED的室内可见光通信已引起广泛关注,然而,室内高速可见光通信受限于LED的调制带宽。多入多出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术是实现高速可见光通信的另一种有效方案。一方面,室内照明器件包含多个白光LED,它们可以作为信号发射阵列。另一方面,MIMO技术不需要额外的功率或者带宽从而实现高通信容量。然而,由于可见光通信系统采用强度调制和直接检测(IM/DD),信道矩阵各元素之间的相关度非常高,这严重影响了系统性能。基于MIMO技术的室内可见光通信系统可分为非成像系统和成像系统。非成像系统采用直接探测,而成像系统在接收端利用透镜成像原理将来自不同方向的信号分开。2013年牛津大学的LubinZeng等人提出了接收端采用凸透镜接收的MIMO可见光通信系统结构。但是,较小的视场以及接收端来自不同LED信号间的串扰限制了系统的性能。于是,2013年墨尔本大学的T.Q.Wang等人提出了在接收端利用半球形透镜作为集光元件,从而使系统拥有较大的视场,并且能更好地将探测器上来自不同LED的信号分开。但是,半球形透镜并不能全方位接收信号,探测器上的像尺寸偏大且发生重叠,这严重影响系统的接受性能和信号恢复效率。另外,基于该结构的接收机体积较大,不利于接收端的集成。

实用新型内容

为解决现有技术中某些接收元件尺寸过大,以及进一步提高室内可见光通信系统的性能,本实用新型提出了一种折-反射抛物面透镜接收元件,使可见光通信系统接收端的光斑信号分开,提高接收端信号恢复效率,透镜精巧的结构更利于接收端的集成。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案:

一种折-反射抛物面透镜接收元件,包括抛物面透镜和探测器,探测器放置在抛物面透镜焦平面,探测器面向抛物面透镜内部。

所述抛物面透镜的底部抛物面镀有不透光反射涂层。

所述抛物面透镜材料选取折射率为1.5的玻璃。

所述探测器为半径7mm的四象限圆形探测器。

所述探测器的型号为QP154-Q。

本实用新型的有益效果如下:

1、本实用新型一方面对单个方向光线的集光作用显著,另一方面能将来自不同方向的光信号在探测器上进行分离,同时增大了接收视场。

2、本实用新型结构简单、利于集成,可以进一步集成化搭载在室内可见光通信系统接收端。

附图说明

图1是折-反射抛物面透镜接收元件结构示意图,其中:1-1为探测器;1-2为折-反射抛物面透镜。

图2是折-反射抛物面透镜接收元件俯视图,其中:2-1为折-反射抛物面透镜;2-2为探测器。

图3是折-反射抛物面透镜接收元件光路图,其中:3-1为入射光线;3-2为折-反射抛物面透镜底部。

图4是将抛物面透镜接收元件放在标准室内中央时,光电探测器上四个象限的光斑分布。每个独立光斑的光能量来自单个LED,实现信号分离。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明创造做进一步详细说明。

折-反射抛物面透镜接收元件如图1所示,包括折-反射抛物面透镜(1-2)以及圆形象限光电探测器(1-1/2-2)。如图2所示,光电探测器安置在抛物面透镜焦平面中心,探测面朝向透镜内部。

为了具体实现折-反射抛物面透镜接收元件的功能,首先,建立一个基于MIMO技术的4×4室内可见光通信系统标准房间模型,房间大小为5m×5m×2.5m,四个LED灯安置在房间天花板上,每个LED灯距离最近的墙边1m,折-反射抛物面透镜接收元件平放在距离天花板下方2.5m的室内中央。

抛物面透镜材料可以选取折射率为1.5的玻璃,入瞳直径40mm,厚度10mm,底部顶点曲率半径为20mm,按照抛物面方程X2+Y2-40Z-400=0磨制抛物面透镜,再将透镜底部曲面镀上不透光反射薄膜。光电探测器选用半径7mm的四象限圆形探测器,型号为QP154-Q。光电探测器置于抛物面透镜焦平面中心,与抛物面透镜焦平面紧密贴合,探测面朝向透镜内部。光信号从透镜焦平面进入透镜内部,经由底部反射后会聚到探测器上。

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