[发明专利]一种可见光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，特别涉及一种可见光通信系统。

背景技术

可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。LED可见光通信是利用可见光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，利用配备LED的室内外大型显示屏、照明设备、信号灯和汽车前尾灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。

无论应用于室内还是室外的可见光LED通信系统，在其物理实现上均分为光信号发射装置和光信号接收装置两部分。光信号发射装置包括：将信号源信号转换成便于光信道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的LED可见光驱动调制电路。光信号接收装置包括：能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出电路。其中，该用于接收光信号的光学系统包括聚光器和滤光片。通过该滤光片可以将环境中的杂质光信号去除。然而，现有的滤光片通常只能实现单带通滤光，即，仅允许一个波段的光信号通过，信号利用率较低且不便于系统集成。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种信号利用率较高的可见光通信系统。

一种可见光通信系统，其包括：一光信号发射装置；以及一与该光信号发射装置配合使用的光信号接收装置，且该光信号接收装置包括一滤光片；其特征在于，所述滤光片包括：一基底；一设置于该基底表面的波导层，且该波导层的折射率大于所述基底的折射率；以及一设置于该波导层表面的金属光栅，且该金属光栅包括多个等间隔设置的金属条；其中，所述滤光片的参数满足以下公式(1)-(3)从而使该滤光片可以实现两个或两个以上带通滤光：

Λ＝α₁Λ₁+α₂Λ₂α₁,α₂∈(0,1)α₁+α₂＝1(2)

其中，k₀表示真空中的波矢，ε₀表示基底的介电常数，ε₁表示波导层的介电常数，ε₂表示该滤光片表面的介质的介电常数，π为常数，θ_in表示入射光信号的倾角，m为波导所支持的模式数，h表示该波导层的厚度，λ₁和λ₂为入射光信号中不同波段的可见光中最长的两个波长，α₁和α₂为Λ₁和Λ₂的权重，可以根据设计需要选择。

进一步，所述基底的材料为二氧化硅、玻璃或石英，所述波导层的材料为二氧化钛或五氧化二钽，所述金属光栅的材料为铝、银、铜或金。

进一步，所述基底的材料为二氧化硅，所述波导层的材料为二氧化钛，所述金属光栅的材料为铝。

进一步，包括一设置于该波导层和该金属光栅之间的缓冲层，所述缓冲层的材料需与基底材料一致。

进一步，所述多个金属条为矩形且呈二维阵列排列。

进一步，所述滤光片表面的介质为空气。

进一步，所述光信号发射装置包括：一信号输入电路、一与该信号输入电路电连接的信号调制电路以及一与该信号调制电路电连接的光源。

进一步，所述光源包括LED阵列以及与该LED阵列电连接的LED驱动模块。

进一步，所述LED阵列为RGB三色组合LED阵列或RGBA四色组合LED阵列或更多颜色组合的LED阵列。

进一步，所述光信号接收装置还包括一聚光器、一与该滤光片连接的信号解调电路以及一与该信号解调电路电连接的信号输出电路。

本发明提出的制作方法优点为，由于该可见光通信系统的滤光片可以实现多带通滤光，该可见光通信系统具有较高的信号利用率且便于集成。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的可见光通信系统的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的滤光片的立体结构示意图。

图3是图2的滤光片沿线III-III的剖视图。

图4是本发明另一实施例的滤光片的立体结构示意图。