[发明专利]基于振镜实现全双工通信的能量与信息复合传输系统

说明书

基于振镜实现全双工通信的能量与信息复合传输系统，属于激光通信领域，为解决现有技术问题，第一信号源通过偏置电路对激光器加载信号，通过分光片由第一准直透镜准直，向被动端发射；第二准直透镜接收光后会聚至光阑中心，光经由会聚透镜变为平行光，经振镜反射至短焦透镜上，通过短焦透镜会聚至光伏电池板，产生相应的电信号经后续处理电路，同时收集光能转换为电能作为被动端工作能源；第二信号源将信号加载在振镜驱动器上对振镜产生控制信号，发出振动，使返回光束的角度随信号发生变化，对返回光束进行OOK格式的调制；光束按原路返回，经分光片反射至平凸透镜，平凸透镜将光束会聚至探测器，经由主动端信号处理模块处理，完成上行通信。

技术领域

本发明涉及一种基于振镜实现全双工通信的能量与信息复合传输系统，属于激光通信技术领域。

背景技术

传统的射频通信可用频段有限，密集应用射频信号很容易造成互相干扰，所以传统射频通信不适合大量集中应用。无线激光通信是将信号加载在激光束上传输实现通信的技术，它具有抗干扰能力强、传输容量大、保密性好、维护方便、成本低廉等优点，十分适用于中短距离无线通信。因此，在密集链路建设中，无线激光通信技术的应用优势巨大。

许多情形下链路都需要全双工通信功能，而传统的激光通信设备若要实现全双工通信，链路两端则需要同时配有激光器、探测器、光学元件、跟瞄设备等，这使得被动端的系统尺寸、重量加大，功耗提高，维护复杂，不利于控制搭建链路的成本。调制回复结构是利用调制器在接收到的光载波上加载信号，再利用反射器使光信号按原路返回的一种结构，它可以使链路其中一端省去激光器、跟瞄设备等，降低实现全双工通信的成本。

装备学院的张来线等研究人员在Large incidence angle and defocusinfluence cat's eye retro-reflector (来引自Proc. of SPIE Vol. 9300, 93000C，International Symposium onOptoelectronic Technology and Application 2014:Infrared Technology and Applications)一文中提出了猫眼结构传感器式调制器，如图1所示，信号输入至位于焦面的调制器，调制器产生振动离焦，离焦变化可对反射光强度进行调制，将信号加载至反射光上，实现逆向调制光通信。然而这种传统的焦面调制器件的体积与重量较大，限制了振动频率，不利于提高通信速率，并且被动端。

调制回复结构需要相应的供能设备，无论采用内置电源或是外接电源，均会使系统结构冗余，维护不便；由于链路被动端应用环境复杂多变，从外界环境中收集能量也是不可靠的。因此，主动远程无线供能与调制回复通信相结合将是一种合理的解决方案，可以在较低成本下实现所需的通信功能，同时又保证了系统能源的稳定性，便于大范围推广使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决无线激光通信中传统调制回复结构传输速率低，被动端不便供电的问题，提出一种基于振镜实现全双工通信的能量与信息复合传输系统。

本发明所采用的技术方案如下：

基于振镜实现全双工通信的能量与信息复合传输系统，在主动端中，第一信号源通过偏置电路对激光器加载信号，通过分光片由第一准直透镜准直，向被动端发射；主动端的第一准直透镜与被动端的第二准直透镜同轴放置；第二准直透镜接收光后会聚至光阑中心，其中光阑放置于第二准直透镜的焦面处，光经由会聚透镜变为平行光，经振镜反射至短焦透镜上，通过短焦透镜会聚至光伏电池板，产生相应的电信号经后续处理电路，完成下行通信，同时收集光能转换为电能作为被动端工作能源；第二信号源将信号加载在振镜驱动器上对振镜产生控制信号，发出振动，使返回光束的角度随信号发生变化，利用光阑对光束限制，即可对返回光束进行OOK格式的调制；光束按原路返回，经分光片反射至平凸透镜，平凸透镜将光束会聚至探测器，经由主动端信号处理模块处理，完成上行通信。

本发明的有益效果是：