[发明专利]二维光束转向模块

说明书

提供了一种光束转向设备，光束转向设备包括：输入光纤，输入光纤承载多个输入光信号，其中，每个输入光信号包括唯一的波长；阵列波导光栅路由器(AWGR)，AWGR具有多个输出光纤，其中,所述输入光纤连接到所述AWGR，其中所述输出光纤的远端被布置成二维光纤阵列，所述输入光信号由所述AWGR根据每个唯一的波长路由到唯一的AWGR输出光纤；以及透镜，其中，所述输出光纤的所述远端设置在所述透镜的焦平面附近，其中对于每个输出光纤远端相对于所述透镜的每个唯一的位置，每个输入光信号以唯一的角度转向，作为从所述透镜发射的输出光束，其中改变所述输入光信号的所述波长改变输出信号角度。

技术领域

本发明大体涉及光学无线通信。更具体地，本发明通过与光纤尾纤(fiberpigtail)集成的阵列波导光栅设备提供光束的二维转向，其中输出光纤被布置在后接有透镜的精心设计的2D矩阵中。

背景技术

光学无线通信(OWC)不仅受到学术界的关注，而且越来越受到工业界的关注。它为创建高容量无线连接提供了强大的解决方案，同时又不会影响已经过度拥挤的无线电频谱。例如，它是即将到来的5G无线网络中从基带单元(BBU)到远程无线电头端(RRH)天线站的前传连接的强大的替代方案，它应该以比现有4G网络低100倍的功耗提供多100倍的容量，而延迟<1ms。OWC中使用的光束的无与伦比的带宽为应对这些挑战提供了独特的机会，同时提供了更高的安全性(因为几乎不可能分接光束，并且这些OWC链路不会穿透墙壁)和可靠的连接(因为OWC链路不受来自无线电源的电磁干扰(EMI)的打扰，也不会产生EMI)。

发明内容

为了满足本领域的需要，提供了一种光束转向设备，该光束转向设备包括：输入光纤，承载多个输入光信号，其中每个输入光信号包括唯一的波长；阵列波导光栅路由器(AWGR)，具有多个输出光纤，其中输入光纤连接到AWGR，其中多个输出光纤的远端被布置成二维光纤阵列，其中多个输入光信号由AWGR根据每个独特波长路由到二维光纤阵列中的唯一的AWGR输出光纤；以及透镜，其中输出光纤的远端设置在透镜的焦平面附近，其中对于每个输出光纤远端相对于透镜的每个唯一的位置，每个输入光信号以唯一的角度转向，作为从透镜发射的输出光束，其中改变输入光信号的波长会改变输出信号角度以进行二维光束转向。

在本发明的另一个方面，二维光纤阵列被配置用于当输入光信号波长变化时在两个二维角度方向上以离散步骤扫描。

在本发明的又另一个方面，输出光束的轮廓包括准直光束或发散光束，其中输出光束轮廓是根据输出光纤端部相对于透镜的焦平面的定位。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的使用高端口数AWGR的IR光束的2D转向。

图2示出了根据本发明的一个实施例的使用准直光束的基于AWGR的2D光束转向模块的设计。

图3示出了根据本发明的一个实施例的通过应用散焦来减小基于AWGR的2D光束转向模块的尺寸。

图4A-4B示出了根据本发明的一个实施例的用于(4A)无散焦(p＝0)和(4B)具有p＝0.12的散焦的傍轴光线跟踪。

图5示出了根据本发明的一个实施例，当应用具有80个端口(M＝9)和光斑尺寸D_spot＝8.3cm的AWGR时通过散焦减小模块尺寸。

图6示出了根据本发明的一个实施例，当应用具有196个端口(M＝14)和光斑尺寸D_spot＝8.3cm的AWGR时通过散焦减小模块尺寸。

图7示出了根据本发明的一个实施例，当应用具有196个端口(M＝14)和光斑尺寸D_spot＝10cm的AWGR时通过散焦减小模块尺寸。