[发明专利]一种可见光光纤传输的光收发装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种可见光光纤传输的光收发装置，包括光发送机和光接收机。

背景技术

随着高清视频和视频会议等高带宽应用的普及，人们对于网络带宽的要求越来越高。在目前光纤入户（FTTH）的布线中，一般使用石英单模光纤连接至楼道或每层楼的布线箱，而在楼层的水平方向上，一般使用铜缆进行“最后一百米”的介入。但铜缆由于不能支持高速率的传输，成本高，以及抗电磁干扰能力差等缺点，正逐步被光纤所取代。

塑料光纤又称聚合物光纤，是采用聚合物材料或有机材料制备而成，用于传输光信号的传输线。与石英单模光纤相比，塑料芯径的大小在250μm到3000μm之间。因此在进行塑料光纤的连接时，即使光纤中心产生了偏差也不会产生过大的耦合损耗。此外，塑料光纤（POF）具有抗干扰能力强，数值孔径大，抗弯曲及不易折断等特点。POF具有非常高的传输损耗，但是在可见光波段650nm处存在着一个低损耗窗口，可采用廉价的大功率，共振腔发光二极管（RCLED）作为光源，RCLEDs具有调制带宽高，耐高温，出光效率高，耦合效率高，紧凑封装等优点。因此目前的POF通信通常选在此波段。并且650nm光源为可见光的红光波段，易于安装，对人体无害，非常方便用户自己动手进行独立安装。通过结合了PON技术与塑料光纤接入网的优点，利用塑料光纤的优势解决了PON技术没有解决的“最后100米”光纤接入问题，可实现光纤到桌面（FTTD）全光接入。

目前的POF通信系统传输速率可达100Mbps，进行100m的传输。但随着高带宽应用的不断增加，局域网的速率由100Mbps向1000Mbps发展。下一代POF通信系统的目标是传输速率达1000Mbps、可进行50m的系统传输。主要是因为以塑料光纤为传输媒质时，存在着传输损耗大，多模色散严重，传输带宽小的缺点。2010年，欧洲研究项目POF-PLUS报道其成功实现了在长度50m的PMMA POF(芯径1mm)上的1G速率传输。该系统采用650nm的RCLED光源，接收端采用基于自适应和盲均衡的判决反馈均衡器（DFE），调制方式为二进制脉冲幅度调制。该系统的成功传输主要得益于优良的并行化盲均衡算法和硬件实现。但是该系统需要用到复杂的电处理算法和昂贵的高速AD器件，而在接入网的应用中，对于价格十分敏感，因此对POF通信形成了很大的挑战。同时现有的塑料光纤通信传输系统中光发送器端的光耦合方法，一般采用普通的半球形透镜结构，利用几何光学的聚光原理，提高入纤的光功率。但是采用普通透镜的光耦合方法效率有限，RCLED发出的可见光光信号在光耦合过程中被损耗，从而导致传输系统的发送端的光功率减少，减少了光信号的可传输距离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可见光光纤传输的光收发装置，包括光发送机和光接收机。该可见光光纤传输系统可以减少模式色散影响，提高光源进入石英光纤的耦合效率，提高系统的传输带宽，增加传输距离。

本发明具体采用以下技术方案：

一种可见光光纤传输的光收发装置，包括光发送机和光接收机，光收发装置中的光发送机由共振腔发光二极管、光发送器驱动电路、具有周期结构的半球形透镜、平面光波导光耦合器和光隔离器组成，共振腔发光二极管与光发送器驱动电路相连接，半球形透镜处于共振腔发光二极管的上方，光隔离器处于半球形透镜的上方，光隔离器在平面光波导光耦合器的a端口处。

所述光收发装置中的光接收机包括对光信号进行光电转换的光接收组件和对光接收组件输出的电流进行放大处理的限幅放大器，光接收组件与平面光波导光耦合器的b端口相连接，限幅放大器在光接收组件的下方；

在平面光波导PLC光耦合器的c端口处与传输介质相连接。

本发明可以进一步采用以下优化技术措施：

所述具有周期结构的半球形透镜包括半球形透镜本体，在半球形透镜本体上设有按阵列分布的圆形空气孔。

所述共振腔发光二极管的工作波长为650nm，传输介质为石英单模光纤。

所述半球形透镜的直径为8μm，透镜材料的折射率为1.44，周期结构的半球形透镜的圆形空气孔的孔直径为300nm，圆形空气孔的孔间中心距为650nm。

在共振腔发光二极管的表层具有周期性结构，介电系数呈现周期性分布。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：