[发明专利]高速自由空间光传输的波分复用/解复用通信装置

说明书

本发明公开了一种高速自由空间光传输的波分复用/解复用通信装置，包括电连接器、PCB板、电子控制部件、光学组件支承件、光学组件及壳体，本发明采用电子控制部件驱动激光器驱动器及半导体激光器将电信号生成光束信号，并通过光学组件向外发射；采用光学组件接收外界的光束信号，并通过光探测器及探测器跨阻放大器将光束信号转换成电信号。选用两件本发明对称设置，使两件光学组件同时发射并接收彼此的光束信号，则构成波分复用/解复用的自由空间通信系统。本发明可实现波分复用光发射/接收功能，或波分解复用光接收/发射功能，使得光路收发合为一体，实现光学的双向传输。具有结构简单、传输灵敏度高、可靠性高、互换性强及光电转换效果好的优点。

技术领域

本发明涉及激光通信技术领域，用于自由空间光波的波分复用/解复用传输，尤其是一种高速自由空间光传输的波分复用/解复用通信装置。

背景技术

自由空间光通信（Free Space Optics，FSO），是一种激光不需要光纤而是以直接以空气为介质，实现点对点间的信号的传输技术。自由空间光通信的原理是：受调制的电信号通过激光器驱动电路使激光器发光，激光通过光学组件镜头发射出去，由大气信道传输到另一端的激光通信设备的光学组件接收镜头上，光学接收镜头将收集到的光信号汇聚到光电探测器上，将光信号转换成电信号，再将电信号放大、处理。光学组件发射镜头的作用是压缩光束发射角，对光束进行准直和扩束；光学组件接收镜头的作用是将从远处传来的已被调制的光束汇聚到光电探测器的有效控测面上。由于高速光电探测器的有效接收面普遍比较小，尺寸在几十微米左右甚至更小，灵敏度也较低，因此需要光学组件接收镜头将接收到的光束聚焦成较小的光斑以让光电探测器接收到最多的信号。

现有技术的通信设备中，光电信号相互转换已司空见惯，尤其在短距离的光通信中，电路板上的光信号发射器和光信号接收器之间使用光纤进行互连。尽管这些光链路系统在性量方面完全可以满足要求，但这些光链路系统由于存在体积大、重量重的缺陷，制约着通信设备向高效、快速及微型化的方向发展。

此外，空间光通信系统中，采用光学镜头及其组合实现光路的传输，该类光学镜头及其组合仅可满足单路自由空间光通信发射模块或接收模块的单向光学的传输，设计一种波分复用/解复用光通信的装置，满足自由空间光通信模块收发一体的信息传输，实现光学的双向传输将显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种高速自由空间光传输的波分复用/解复用通信装置，本发明采用电子控制部件驱动激光器驱动器及半导体激光器将电信号生成光束信号，并通过光学组件向外发射；采用光学组件接收外界的光束信号，并通过光探测器及探测器跨阻放大器将光束信号转换成电信号。选用两件本发明对称设置，使两光学组件同时发射并接收彼此的光束信号，即互为另一者的接收或发射组件，则构成波分复用/解复用的自由空间通信系统。本发明可实现波分复用光发射/接收功能，或波分解复用光接收/发射功能，使得光路收发合为一体，实现光学的双向传输。具有结构简单、传输灵敏度高、可靠性高、互换性强及光电转换效果好的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种高速自由空间光传输的波分复用/解复用通信装置，其特点包括电连接器、PCB板、电子控制部件、光学组件支承件、光学组件及壳体，所述电连接器上分别设有与PCB板及PCB母板连接的电接口；

所述电子控制部件由激光器驱动器、探测器跨阻放大器及控制器构成，且激光器驱动器上设有半导体激光器，探测器跨阻放大器上设有光探测器；

所述PCB板上设有控制电路、激光器驱动器座、探测器跨阻放大器座、及控制器座，激光器驱动器座与探测器跨阻放大器座之间设有光学组件支承件座；

所述光学组件上设有第一透镜、第二透镜及第三透镜；所述壳体为有顶无底

的盒状，其顶面上设有第一透镜窗。