[发明专利]一种基于稀土元素掺杂光纤侧面入光并泵浦放大的信息传输方法

说明书

技术领域

本发明属于无线激光通信技术领域，具体涉及靠稀土元素掺杂光纤侧面进入信息激光并泵浦放大的信息传输方法，尤其涉及CT机中滑环旋转体与固定体之间信息激光传输方法，以及高速列车与地面间信息激光传输方法。 

背景技术

目前，两物体之间，特别是有相对运动的两物体之间进行信息传输的方法一般有三种：有线传输、无线电磁波传输和定焦点激光传输。有线传输法，传输的信息量大，传输速度也高，但由于连接线的影响很不方便，特别是有相对运动的物体之间可能无法使用导线联接。无线电磁波传输法，传输信息的速度也很快，但由于当前电磁波通信技术速率瓶颈，对于每秒数G甚至几十G的大容量即时信息也难以实现。定焦点激光传输发，对于相对静止的物体之间可以实现信息的大容量高速传输，但对于相对运动的物体之间则很难，原因是无法实现定焦点激光传输，或很难保持定焦点激光传输。 

另外，对于光纤激光通信，要求入射激光要从光纤端面进入光纤，一般是激光先经过准直处理满足光纤数值孔径要求后，再由光纤端面导入光纤中。 

以上缘由在众多领域限制了两物体之间，特别是有相对运动的两物体之间通信技术的发展。典型的有CT机滑环通信，滑环旋转体上的信息要传输到外面的固定体上，由于旋转体要连续转动，导致有线通信无法实现。目前CT机滑环通信技术，不论医疗CT机还是工业CT机大都是采用电磁波通信法(滑动接触传输误码率高)，这对于越来越需要大容量即时信息通信的需求，成为一种技术壁垒，CT机滑环的无线激光通信技术正被很多的人研究。如在专利号为200510135526.1和200610002618.7的专利中，分别公开了一种基于光纤数据传输的CT滑环系统，在这两个专利中均将旋转部分信息激光投射到外部光纤束端面，再经光纤传导完成无线通信。由于激光接收区域需要一定的面积，而导光光纤端面直径又很小(约几十微米)，导致使用光纤数量巨大，从而也无法完成光纤信息的接收，难于实用。 

发明内容

本发明提供了一种激光非定焦传输发，采用稀土元素掺杂光纤(可透光涂覆层)，让入射 信息激光以倾斜的方式投射到光纤侧面，少量进入稀土元素掺杂光纤并沿光纤传导的信息激光，在泵浦激光的作用下，能量逐渐增加并到达光纤末端光学器件，被提取利用。入射信息激光的发射源和稀土元素掺杂光纤分别安装在两个物体上，从而可完成两物体之间的无线激光通信。对于有相对运动的物体，稀土元素掺杂光纤可按相对运动的轨迹铺设，或发射源按相对运动轨迹布置(可能多点位)，保持信息激光始终投射在稀土元素掺杂光纤侧面上，从而完成动态无线激光通信。 

如图1所示，信息入射激光9以一定的夹角斜射到稀土元素掺杂光纤3的侧面上，由于实际传光介质的不完全均匀性，会有少量光线发生漫反射沿光纤传导，特别是当入射角α满足光纤内入射角β发生全反射条件时，将会有一定量的信息激光沿光纤传导，这些传导的信息激光在泵浦激光10的作用下能量会逐渐增强(大于传导损失)，成功到达光纤末端完成信息传输。 

本发明的有益效果是，突破了光纤必须端面入光的定焦点传输方式，采用稀土元素掺杂光纤，在泵浦激光对信息激光有效放大的前提下，使光纤侧面入光通信成为可能，从而为大容量即时激光通信提供了新的方法和手段。 

附图说明

图1是本发明稀土元素掺杂光纤侧面入射激光放大传导示意图 

图2是本发明直线运动物体向静止物体发送信息图 

图3是本发明静止物体向直线运动物体发送信息图 

图4是本发明圆周运动物体向静止物体发送信息图 

图5是本发明静止物体向圆周运动物体发送信息图 

图6是本发明稀土元素掺杂光纤激光反射槽示意图 

图中1.运动体，2.信息激光发射源，3.稀土元素掺杂光纤，4.光隔离器，5.光滤波器，6.泵浦源，7.通信光纤，8.光接收处理器，9.信息入射激光，10.泵浦激光 

具体实施方式：

两物体相对运动时信息传输可分为三种：运动物体向静止物体发送信息，静止物体向运动物体发送信息和两物体双向信息传输。 

本专利实施方式以相对直线运动和相对圆周运动为例来介绍。 

相对直线运动实施方式如下：