[发明专利]厘米级近距离吉比特无线光通信装置及方法

权利要求书

1.一种厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，在电光转换部分中，数字电信号输入接口、激光器驱动电路、半导体激光器依次电连接，在半导体激光器器件外的出光光路上布设分光元件，在分光元件的两个分光光路上分别布设监测光电二极管、整形光学系统，监测光电二极管与激光器驱动电路电连接；数字电信号自数字电信号输入接口输入到激光器驱动电路，在由激光器驱动电路驱动半导体激光器发光的过程中，由数字电信号调制发光强度得到光信号，光信号经分光元件分光后，一路光束照射到监测光电二极管，由监测光电二极管向激光器驱动电路反馈监测电流，保护半导体激光器，另一路光束经由整形光学系统输出；在光电转换部分中，光电二极管的光敏面与汇聚光学系统的光轴垂直，所述光敏面位于汇聚光学系统的焦点处，光电二极管、跨阻放大器、限幅放大器、数字电信号输出接口依次电连接；光信号由汇聚光学系统聚焦到光电二极管的光敏面上，光电二极管将光信号转化并解调为电信号，所述电信号由跨阻放大器提高信噪比，再由限幅放大器放大，最后由数字电信号输出接口输出。

2.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，激光器驱动电路能够驱动FP/DFB型激光二极管，调制电流范围为5～60mA，通过调节外部电阻阻值调整调制电流。

3.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，半导体激光器由FP型激光二极管或者DFB型激光二极管担当。

4.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，整形光学系统或者汇聚光学系统由一个直径为5mm、焦距为2.5mm的平凸球面镜担当。

5.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，所述监测光电二极管输出的监测电流范围为18～1500μA，与激光器驱动电路要求的监视输入电流相匹配。

6.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，所述光电二极管采用PIN光电二极管，半导体材料为InGaAs，能够探测800～1700nm波长的光信号，探测带宽与光信号带宽想匹配。

7.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，所述跨阻放大器数据率为12.5Gbps。

8.根据权利要求1所述的厘米级近距离吉比特无线光通信装置，其特征在于，所述限幅放大器最大增益为60dB，信号检测门限范围为2～80mV。

9.一种厘米级近距离吉比特无线光通信方法，其特征在于：

厘米级近距离吉比特无线光通信装置A与B各自的数字电信号输入接口、数字电信号输出接口分别与移动设备A'与B'连接；A中的整形光学系统与B中的汇聚光学系统以及B中的整形光学系统与A中的汇聚光学系统的距离d小于等于1cm；

所述A'与B'初始化，A'与B'彼此经由A与B搜索，并建立无线光通信连接；

A'经由A与B或者B'经由B与A传输数据，数据传输完成后，A'或者B'各自检测接收的数据是否完整，若完整则关闭连接，结束通信，若不完整则检测连接是否丢失，若丢失，A'与B'彼此经由A与B重新搜索，若未丢失，A'与B'则重新建立无线光通信连接；

在A'经由A与B或者B'经由B与A传输数据的过程中，A'与B'彼此经由A与B发送查询指令，若A'与B'彼此回应，说明A'与B'保持握手状态，继续传输数据，随后A'与B'彼此经由A与B再发送查询指令，若A'或者B未回应，A'或者B'则记录此刻传输数据的位置，并进入待机状态；

在A'经由A与B或者B'经由B与A传输数据前，A'或者B'对传输的数据进行编码，编码后的数据通过A或者B的数字电信号输入接口交由激光器驱动电路和半导体激光器完成电光转换和信号调制，得到光信号，再由整形光学系统输出，之后自B或者A中的汇聚光学系统输入，交由光电二极管完成光电转换和信号解调，得到电信号，通过数字电信号输出接口传输给B'或者A'并解码，通信结束。

10.根据权利要求8所述的厘米级近距离吉比特无线光通信方法，其特征在于，为增加数据传输时的抑错能力，所述编码采取Turbo编码或者RS编码；为在有限速率基带信号上传输更多的数据，所述编码采取QAM编码或者OFDM编码；所述调制其方式为直接调制或者相干调制，对应的解调其方式为直接解调或者相干解调。