[发明专利]用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法

权利要求书

1.用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，基于由光源阵列、光学组件和检测器三部分核心模块组成的简化系统实现，其特征在于：根据检测器能够进行光电响应并解调出光信源信号推导计算得光学组件所需满足两个条件：检测器通过接收端光学天线分辨出光源阵列发射出的点光源间隙，其中h为光源阵列中点光源的最小间距，h'为检测器的最小分辨线宽，f₀和f₀′分别为发射端和接收端的透镜焦距，γ和γ′分别为发射端和接收端公焦望远镜的角放大率；

检测器通过接收端光学天线接收到足量光信号能量、触发光电响应，E_dS_UR_I≥I_min、其中检测器成像的照度为E_d，检测器的光敏元件的响应度为R_I，光敏元件面积为S_U，最小响应电流I_min，每个点光源进入光学组件的光功率为P_e，发射光学部的透射系数为τ_i，信道的透射系数τ_m，接收光学部的透射系数τ_r，接收端的光功率占点光源发射的总功率之比为K，发射端公焦望远镜的外透镜直径为D₂，接收端公焦望远镜的外透镜直径为D'₂，且K关联两个外透镜的直径。

2.根据权利要求1所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述光学组件由第一透镜B1、第二透镜B2、第三透镜B3构成的发射光学部，由第四透镜B4、第五透镜B5、第六透镜B6构成的接收光学部，所述光源阵列设于第一透镜B1的物方焦平面上，且阵列与光轴垂直；第二透镜B2和第三透镜B3构成发射端共焦望远镜，且望远镜入瞳处放置第一透镜B1；第四透镜B4和第五透镜B5构成接收端共焦望远镜，且望远镜出瞳处放置第六透镜B6；所述检测器位于第六透镜B6的像方焦平面上，所有光学元件共轴放置，且通信距离L对应第三透镜B3、第四透镜B4的间距。

3.根据权利要求1所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述接收光学部的最小分辨角为检测器通过接收端光学天线分辨出光源阵列发射出的点光源间隙需满足，点光源的出射光经发射光学部的各透镜后与光轴所形成的夹角

4.根据权利要求1所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述检测器的最小分辨角为

5.根据权利要求1所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述接收端的光功率占点光源发射的总功率之比K计算得自于接收平面上圆形光斑与接收光学系统入瞳的重叠面积与总光斑面积之比，其中S为重叠面积，R为圆形光斑半径。

6.根据权利要求5所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述圆形光斑半径其中为发射光学部的光束发散角。

7.根据权利要求5所述用于无线光通信并行传输系统的光学天线的计算方法，其特征在于：所述重叠面积积分整理得：

其中y₀为光斑中心离轴距离，y_c为圆形光斑与接收端共焦望远镜出瞳光斑交点的离轴距离。