[发明专利]一种基于光束纠正的无线光通信接收装置及接收方法

说明书

一种基于光束纠正的无线光通信接收装置及接收方法，入射光经光楔组件后的出射光到达第一分光棱镜分为两束第一信号光，其中一束第一信号光经过第二透镜射向第二光斑位置探测器；所述第二光斑位置探测器用于探测光斑及向控制模块反馈光斑偏移量；另一束第一信号光经过第一透镜射向扫描振镜的出射光孔，进入扫描振镜，经过扫描振镜后从扫描振镜的入射光孔射出，经第二分光棱镜分为两束第二信号光；其中一束第二信号光射向第一光斑位置探测器，另一束第二信号光射向光电转换模块；所述第一光斑位置探测器用于探测光斑及向控制模块反馈光斑偏移量；本发明入射光束可以以任意角度入射，能够自动进行光束纠正，使得最终的光束垂直射向光电转换模块。

技术领域

本发明涉及无线光通信的技术领域，尤其涉及基于光束纠正的无线光通信接收装置及接收方法。

背景技术

随着信息技术的进步，人们对无线通信的需求呈爆发式增长，对数据吞吐量、时延等关键指标提出越来越高的要求。从5G到6G的演进，从频谱角度已经不局限于传统的射频或毫米波频段，而是将太赫兹以及光频段也纳入研究，其中光频段因其带宽资源丰富(约200THz)，光谱使用无需申请和付费，传播路径可见带来的保密性能可控，以及没有电磁辐射等优势，使其成为研究的热点，特别是激光光源，被主要用于星地通信，星间通信，以及地形复杂而难于布网的环境。

光通信在高速有线通信领域的技术已相对成熟，但是因光束的对准角度和精度要求较高，让无线光通信特别是激光无线光通信的发展和普及面临很大挑战。例如，高速光通信使用的光电转换器(如PD)感光面积大约只有几十到几百平方微米，并且只有准确对准才能获得最大的信噪比(SNR)。再比如，把空间光信号耦合进光纤进行通信，光纤的有效截面积也只有几十平方微米，且入射角度也有相应的限制。因此收发端距离越远，通信的难度便越高。

传统的接收方式主要有两种：一种是固定角度接收，将光电转换器(如PD)或光纤固定在汇聚透镜的焦点上，这种接收方式比较简单，但是只适用于入射光线为垂直入射的平行光，因此多用于固定位置的FSO通信或者超远距离的星地/星间通信，其瞄准精度要求高，自身体积较大；另一种是使用两个或多个可变角度的反射镜和压电陶瓷组成闭环控制系统，根据入射光线的角度自动调整反射镜的姿态，将入射光线经多级反射最终调整为垂直方向射向光电转换器(如PD)或光纤头。这种接收方式较为复杂，需要初始阶段人工对准，虽然对入射角度和瞄准精度有一定范围内的容忍度，但仍然是体积较大，成本较高。

发明内容

本发明目的是提供一种基于光束纠正的无线光通信接收装置及接收方法，解决了现有接收装置存在固定角度接收或者接收方式较为复杂，需要初始阶段人工对准，体积较大，成本较高的问题。

一种基于光束纠正的无线光通信接收装置，包括：

光楔组件、用于驱动光楔组件转动的驱动电机、第一分光棱镜、第一透镜、扫描振镜、第二分光棱镜、第一光斑位置探测器、光电转换模块、第二透镜、第二光斑位置探测器以及控制模块；所述驱动电机、扫描振镜、第一光斑位置探测器、第二光斑位置探测器分别与控制模块电连接；

光楔组件用于接收入射信号光，并将其出射信号光射向第一分光棱镜；

所述第一分光棱镜用于接收光楔组件的出射信号光，并分为两束第一信号光；

第二透镜用于接收其中一束第一信号光，并将其出射信号光射向第二光斑位置探测器；所述第二光斑位置探测器用于探测光斑及向控制模块反馈光斑偏移量；

第一透镜用于接收另一束第一信号光，并将其出射信号光射向扫描振镜；

扫描振镜用于通过其出射光孔接收第一透镜的出射信号光，通过其入射光孔射出出射信号光；

第二分光棱镜用于接收扫描振镜的出射信号光，并将其分为两束第二信号光，其中一束第二信号光用于射向第一光斑位置探测器，另一束第二信号光用于射向光电转换模块；所述第一光斑位置探测器用于探测光斑及向控制模块反馈光斑偏移量；