本發(fā)明涉及無線光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

變發(fā)散角發(fā)射技術(shù)是無線光通信基于應(yīng)急通信的一種重要應(yīng)用技術(shù)。對于不同通信距離，此技術(shù)將發(fā)射端激光光束的發(fā)散角調(diào)整到一個最佳值，從而使接收端獲得接收功率余量的最佳值，以降低系統(tǒng)誤碼率，提高通信質(zhì)量。

變發(fā)散角發(fā)射技術(shù)往往僅在開通無線光通信設(shè)備的時候調(diào)試使用，設(shè)備正式運(yùn)行以后就很少使用。因變發(fā)散角裝置或者變焦裝置(比如相機(jī)變焦光學(xué)系統(tǒng))的發(fā)射設(shè)施結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用這種變發(fā)散角裝置將會導(dǎo)致整個發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)成本昂貴，也降低了系統(tǒng)的可靠性。

另外，多光束發(fā)射技術(shù)也是無線光通信的一個重要技術(shù)，它同樣可以減少信道對傳輸信號的影響，降低誤碼率，提高通信質(zhì)量。但當(dāng)使用多個發(fā)射孔徑時，采用調(diào)節(jié)光源與光學(xué)系統(tǒng)之間距離的方法來實(shí)現(xiàn)光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)散角的調(diào)節(jié)，這種方法易導(dǎo)致多個發(fā)射光束之間的光軸平行度偏差比較大，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置，包括光纖接口、透鏡組和變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件，透鏡組包括定透鏡和動透鏡。通過改變定透鏡和動透鏡之間的距離，改變透鏡組的焦距，從而改變本裝置發(fā)射光束的發(fā)散角，以適應(yīng)不同的通信距離，方便激光通信設(shè)備用于不同通信距離，如用于應(yīng)急搶通。

本發(fā)明設(shè)計的一種無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置，包括光纖接口和透鏡組，光纖接口處于透鏡組的前端，還有變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件；透鏡組包括定透鏡和動透鏡，定透鏡和動透鏡的光軸重合，二者間的初始距離為1～3mm。透鏡組的定透鏡與激光源所接入射光纖的入射端面的距離固定，初始狀態(tài)光纖接口所接入光纖的激光入射點(diǎn)處于透鏡組的焦平面上，初始狀態(tài)入射的激光經(jīng)定透鏡的預(yù)準(zhǔn)直，然后經(jīng)過動透鏡光束完全準(zhǔn)直，最終輸出平行光束，即發(fā)散角最小，發(fā)射到對端。變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件連接控制透鏡組的動透鏡，改變動透鏡與定透鏡之間的距離，從而改變透鏡組的焦距，改變透鏡組輸出光束的發(fā)散角。

所述定透鏡固定于固定鏡筒之內(nèi)，光纖接口安裝于固定鏡筒一端；動透鏡固定于移動鏡筒內(nèi)，移動鏡筒嵌套于固定鏡筒另一端，二者中心線重合。移動鏡筒與固定鏡筒之間為緊配合，配合公差在50μm以內(nèi)。移動鏡筒可在固定鏡筒內(nèi)平移，改變動透鏡與定透鏡之間的距離。

所述變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件包括導(dǎo)向桿、導(dǎo)向槽、主動齒輪、從動齒輪以及電機(jī)；電機(jī)與主動齒輪連接，驅(qū)動主動齒輪轉(zhuǎn)動，主動齒輪與從動齒輪嚙合。旋轉(zhuǎn)筒套在固定鏡筒外，從動齒輪與旋轉(zhuǎn)筒固定連接，旋轉(zhuǎn)筒筒壁上有螺旋上升的導(dǎo)向槽，固定鏡筒上有腰形孔，腰型孔的軸向長度與導(dǎo)向槽的上升高度相配合。導(dǎo)向桿頭部在導(dǎo)向槽上方，導(dǎo)向桿頭部的線徑大于導(dǎo)向槽寬度，導(dǎo)向桿桿部穿過導(dǎo)向槽和腰形孔，其底端固定于移動鏡筒筒壁。電機(jī)帶動主動齒輪、從動齒輪轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)筒和其上導(dǎo)向槽同步轉(zhuǎn)動，導(dǎo)向槽帶動導(dǎo)向桿移動，導(dǎo)向桿沿著腰型孔軸向移動。帶動移動鏡筒軸向移動。

調(diào)焦筒嵌套在固定鏡筒前端，調(diào)焦筒前端安裝法蘭盤，入射光纖通過光纖接口固定于法蘭盤。所述調(diào)焦筒與定透鏡之間的距離可調(diào)，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)焦筒，即可調(diào)節(jié)入射光纖端面與定透鏡的距離，使光纖端面處于透鏡組的焦平面上。所述法蘭盤為二維可調(diào)法蘭盤，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)法蘭盤上下左右的位置，即調(diào)節(jié)光纖端面入射光的角度，使得本發(fā)射裝置的光軸與其它發(fā)射裝置的光軸平行。

無線光通信天線包括N個相同的本發(fā)明無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置，N為2至4，其中各裝置的發(fā)射光軸平行，各裝置的變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件與中心控制器連接，中心控制器控制各裝置的移動鏡筒同步移動，使各發(fā)射裝置的輸出光束發(fā)散角相同。激光源發(fā)射的光束經(jīng)分路器分為N束，經(jīng)N條入射光纖連接各變發(fā)散角發(fā)射裝置。對端同時接收本端發(fā)送的N個光信號。

無線光通信天線還包括M個相同的接收裝置，M為1至2。M個接收裝置的輸出光纖經(jīng)過合路器合為一路接收光信號。

所述接收裝置包括接收鏡筒、接收透鏡、接收調(diào)焦筒、接收鏡筒法蘭盤和接收光纖接口。接收透鏡安裝于接收鏡筒一端，接收調(diào)焦筒嵌套于接收鏡筒另一端。接收調(diào)焦筒底端安裝接收鏡筒法蘭盤，接收光纖通過接收光纖接口固定于接收鏡筒法蘭盤上。接收透鏡接收對端發(fā)送的光信號，聚焦于接收光纖的接收端面。所述接收調(diào)焦筒與接收透鏡之間的距離可調(diào)，初始狀態(tài)用接收調(diào)焦筒調(diào)節(jié)接收光纖端面與接收透鏡的距離，使接收光纖端面處于接收透鏡的焦平面上。所述接收鏡筒法蘭盤為二維可調(diào)法蘭盤，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)接收鏡筒法蘭盤，即調(diào)節(jié)接收光纖端面上下左右的位置，使得本接收裝置的接收光軸與其它接收裝置的接收光軸平行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置的優(yōu)點(diǎn)為：1、與復(fù)雜的變發(fā)散角裝置相比，如相機(jī)變焦光學(xué)系統(tǒng)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，可靠性高；2、構(gòu)成的多光束變發(fā)散角發(fā)射子系統(tǒng)，無需通過改變激光源位置，無需改變激光源與光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，只需改變定透鏡與動透鏡之間的距離，即可調(diào)節(jié)發(fā)射光束發(fā)散角的變化，故發(fā)散角的調(diào)節(jié)對各個裝置發(fā)射光軸之間以及與接收光軸之間的平行度的影響可以忽略。

附圖說明

圖1為本無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置實(shí)施例發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置實(shí)施例接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為2套本無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置實(shí)施例構(gòu)成的無線光通信天線的布局示意圖。

圖中標(biāo)號為：

1、定透鏡，2、動透鏡，3、移動鏡筒，4、腰形孔，5、導(dǎo)向桿，6、主動齒輪，7、電機(jī)，8、從動齒輪，9、導(dǎo)向槽，10、旋轉(zhuǎn)筒，11、固定鏡筒，12、調(diào)焦筒，13、法蘭盤，14、光纖接口，15、接收光纖接口，16、接收鏡筒法蘭盤，17、接收調(diào)焦筒，18、接收鏡筒，19、接收透鏡。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置實(shí)施例如圖1所示，透鏡組包括定透鏡1和動透鏡2，定透鏡1和動透鏡2的光軸重合，二者間的初始距離為1～3mm。定透鏡1固定于固定鏡筒11之內(nèi)，光纖接口14安裝于固定鏡筒11一端，動透鏡2固定于移動鏡筒3內(nèi)；移動鏡筒3嵌套于固定鏡筒11另一端，二者中心線重合；移動鏡筒3與固定鏡筒11之間為緊配合，配合公差在50μm以內(nèi)。

調(diào)焦筒12嵌套在固定鏡筒11前端，調(diào)焦筒12前端安裝法蘭盤13，入射光纖通過光纖接口14固定于法蘭盤13；所述調(diào)焦筒12與定透鏡1之間的距離可調(diào)，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)焦筒12，使光纖端面處于透鏡組的焦平面上。

透鏡組的定透鏡1與激光源所接入射光纖的入射端面的距離固定，初始狀態(tài)光纖接口14所接入光纖的激光入射點(diǎn)處于透鏡組的焦平面上，初始狀態(tài)入射的激光經(jīng)定透鏡1的預(yù)準(zhǔn)直，然后經(jīng)過動透鏡2光束完全準(zhǔn)直，最終輸出平行光束，即發(fā)散角最小。變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件連接控制透鏡組的動透鏡2，改變動透鏡2與定透鏡1之間的距離，從而改變透鏡組的焦距，改變透鏡組輸出光束的發(fā)散角。

本例變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件包括導(dǎo)向桿5、導(dǎo)向槽9、主動齒輪6、從動齒輪8以及電機(jī)7；電機(jī)7與主動齒輪6連接，主動齒輪6與從動齒輪8嚙合，旋轉(zhuǎn)筒10套在固定鏡筒11外，從動齒輪8與旋轉(zhuǎn)筒10固定連接，旋轉(zhuǎn)筒10筒壁上有螺旋上升的導(dǎo)向槽9，固定鏡筒11上有腰形孔4，腰型孔4的軸向長度與導(dǎo)向槽9的上升高度相配合；導(dǎo)向桿5頭部的線徑大于導(dǎo)向槽9寬度、在導(dǎo)向槽9上方，導(dǎo)向桿5桿部穿過導(dǎo)向槽9和腰形孔4，其底端固定于移動鏡筒3筒壁。電機(jī)7帶動主動齒輪6、從動齒輪8轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)筒10和其上導(dǎo)向槽9同步轉(zhuǎn)動，導(dǎo)向槽9帶動導(dǎo)向桿5移動，導(dǎo)向桿5沿著腰型孔4軸向移動。帶動移動鏡筒3軸向移動。

本例法蘭盤13為二維可調(diào)法蘭盤，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)法蘭盤13上下左右的位置，使得本發(fā)射裝置的光軸與其它發(fā)射裝置的光軸平行。

本例無線光通信天線的接收裝置如圖2所示，包括接收鏡筒18、接收透鏡19、接收調(diào)焦筒17、接收鏡筒法蘭盤16和接收光纖接口15，接收透鏡19安裝于接收鏡筒18一端，接收調(diào)焦筒12嵌套于接收鏡筒18另一端；接收調(diào)焦筒12底端安裝接收鏡筒法蘭盤16，接收光纖經(jīng)接收光纖接口15固定于接收鏡筒法蘭盤16；所述接收調(diào)焦筒17與接收透鏡19之間的距離可調(diào)，初始狀態(tài)用接收調(diào)焦筒17調(diào)節(jié)接收光纖端面與接收透鏡19的距離，使接收光纖端面處于接收透鏡19的焦平面上。本例接收鏡筒法蘭盤16為二維可調(diào)法蘭盤，初始狀態(tài)調(diào)節(jié)接收鏡筒法蘭盤16，使得本接收裝置的接收光軸與其它接收裝置的接收光軸平行。

圖3所示為2套本無線光通信天線的變發(fā)散角發(fā)射裝置實(shí)施例和2套接收裝置構(gòu)成的無線光通信天線的布局無線光通信天線；2套發(fā)射裝置的發(fā)射光軸平行，2套接收裝置的接收光軸平行，2套發(fā)射裝置的變發(fā)散角結(jié)構(gòu)組件與中心控制器連接，中心控制器控制各裝置的移動鏡筒同步移動，使各發(fā)射裝置的輸出光束發(fā)散角相同；激光源發(fā)射的光束經(jīng)分路器分為2束，經(jīng)2條入射光纖連接各變發(fā)散角發(fā)射裝置。變發(fā)散角的調(diào)節(jié)不會破壞大氣無線光通信天線的多個光軸之間平行度或者對平行度影響可以忽略。

上述實(shí)施例，僅為對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。