本發(fā)明涉及激光技術(shù)，具體涉及一種激光系統(tǒng)以及l(fā)ifi裝置。

背景技術(shù)：

目前，無線網(wǎng)絡(luò)wifi(wireless-fidelity)已是較為主流的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，日漸成為必不可少的生活工具，但是由于wifi采用射頻波段，無法突破7gb/s的固有數(shù)據(jù)上限。而隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)傳輸速度成為制約wifi發(fā)展的核心因素之一。此時(shí)，可見光無線通信lifi(light-fidelity)逐漸被重視起來，可見光無線通信lifi(light-fidelity)是利用快速的可見光光脈沖無線傳輸信息，根據(jù)不同速率在光中編碼信息，例如led燈開表示1，關(guān)表示0，通過快速開關(guān)進(jìn)行信息傳輸，由于人眼的天然識別局限，其無法注意到光的快速閃爍變化，從而可以在不影響日常照明的情況下使用led燈進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。理論上，led的lifi可達(dá)到10gb/s以上的數(shù)據(jù)傳輸速率。

lifi具備比wifi更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，且利用日常照明用的普通led燈即可方便實(shí)現(xiàn)，不影響照明。但同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中l(wèi)ed的發(fā)光原理為led燈具發(fā)出藍(lán)光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生白光再進(jìn)行輸出，而熒光粉無法同步實(shí)時(shí)的反應(yīng)led燈極為快速的閃爍，這顯然限制了led的數(shù)據(jù)傳輸速率。較為理想的情況應(yīng)該是，不使用熒光粉，而直接使用紅色(r)綠色(g)藍(lán)色(b)激光混合產(chǎn)生白光，如此可以極大的提高光傳輸數(shù)據(jù)的速率，很容易超出100gb/s。但對應(yīng)的，激光具有亮度高、方向性強(qiáng)、單色性好、相干性強(qiáng)等特征，這使得用紅色(r)綠色(g)藍(lán)色(b)激光混合產(chǎn)生的白色激光在日常照明中存在散斑嚴(yán)重、體積大、安全性等一系列不足之處，如何解決激光傳輸過程中的上述不足之處成為lifi技術(shù)成熟應(yīng)用繞不過去的門檻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種激光系統(tǒng)以及l(fā)ifi裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于lifi裝置上的激光系統(tǒng)，包括多根輸入光纖和多根輸出光纖，所述輸入光纖和輸出光纖通過拉錐勻化段相連，所述拉錐勻化段包括依次相連的第一拉錐圓臺部、熔融圓筒部以及第二拉錐圓臺部，其中，所述第一拉錐圓臺部與各所述輸入光纖相連，所述第二拉錐圓臺部與各所述輸出光纖相連，所述輸入光纖和輸出光纖滿足下式：

sqrt(y)d1na1≥sqrt(x)d0na0；

上式中，x為輸入光纖的數(shù)量，d0為輸入光纖的芯徑，na0為輸入光纖的數(shù)值孔徑，y為輸出光纖的數(shù)量，d1為輸出光纖的芯徑數(shù)值孔徑，na1輸出光纖的數(shù)值孔徑。

上述的激光系統(tǒng)，x≤y，所述輸入光纖的芯徑大于等于所述輸出光纖的芯徑。

上述的激光系統(tǒng)，所述輸入光纖的數(shù)量大于3且輸送的激光顏色不同，所述輸出光纖的輸送的激光的顏色為白光。

上述的激光系統(tǒng)，還包括多個(gè)配光模塊，所述配光模塊的數(shù)量小于等于所述輸出光纖的數(shù)量，各所述配光模塊至少連接一個(gè)所述輸出光纖的輸出端。

上述的激光系統(tǒng)，各所述輸入光纖上與所述第一拉錐圓臺部相連的部位、和/或各所述輸出光纖上與所述第二拉錐圓臺部相連的部位內(nèi)置有固定插芯。

上述的激光系統(tǒng)，各所述輸入光纖位于所述拉錐勻化段的兩端被限位形成輸入光纖束。

上述的激光系統(tǒng)，所述第一拉錐圓臺部的高度、底部直徑和頂部直徑和第二拉錐圓臺部的高度、底部直徑和頂部直徑相同或不同。

一種lifi裝置，所述激光生成模塊和發(fā)光終端，還包括上述的激光系統(tǒng)，所述輸入光纖與所述激光生成模塊相連，所述輸出光纖與所述發(fā)光終端相連。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的激光系統(tǒng)，先行通過拉錐勻化段對激光進(jìn)行合束勻化，消除其散斑問題之后再行輸出，從而消除最終發(fā)光終端的散斑問題；而且拉錐勻化段不額外占據(jù)空間，體積較小，較易實(shí)現(xiàn)光源的小型化；同時(shí)沒有加入其它設(shè)備，安全性較好。

由于上述激光系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，包含該激光系統(tǒng)的lifi裝置也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的拉錐勻化段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的lifi裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的lifi裝置的分散式布局示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、激光發(fā)生模塊；2、耦合模塊；3、輸入光纖；4、拉錐勻化段；4.1、第一拉錐圓臺部；4.2、熔融圓筒部；4.3、第二拉錐圓臺部；5、輸出光纖；6、后處理勻光模塊；7、配光模塊；8、發(fā)光終端。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于lifi裝置上的激光系統(tǒng)，包括多根輸入光纖3和多根輸出光纖5，所述輸入光纖3和輸出光纖5通過拉錐勻化段4相連，所述拉錐勻化段4包括依次相連的第一拉錐圓臺部4.1、熔融圓筒部4.2以及第二拉錐圓臺部4.3，其中，所述第一拉錐圓臺部4.1與各所述輸入光纖3相連，所述第二拉錐圓臺部4.3與各所述輸出光纖5相連，所述輸入光纖3和輸出光纖5滿足下式：

sqrt(y)d1na1≥sqrt(x)d0na0式1；

上式中，x為輸入光纖3的數(shù)量，d0為輸入光纖3的芯徑，na0為輸入光纖3的數(shù)值孔徑，y為輸入光纖3的數(shù)量，d1為輸入光纖3的芯徑，na1輸入光纖3的數(shù)值孔徑。

具體的，輸入光纖3輸送的激光由激光發(fā)生模塊1發(fā)射，再經(jīng)過耦合模塊2的消像差、整形，最后輸送給輸入光纖3。激發(fā)發(fā)生模塊可以是固體激光器、氣體激光器、光纖激光器、半導(dǎo)體泵浦激光器、半導(dǎo)體激光器等，但優(yōu)選的，激光發(fā)生模塊1為ld半導(dǎo)體激光器，其具有體積較小、體積小、重量輕、效率高、使用壽命長等特點(diǎn)，耦合模塊2可以是自聚焦透鏡、非球面鏡、球面鏡、柱面鏡、自由曲面、光纖熔接器件等，優(yōu)選的為非球面鏡，其體積小、重量輕、矯正像差能力強(qiáng)。

本實(shí)施例中，各束激光經(jīng)由激光發(fā)生模塊1、耦合模塊2進(jìn)入輸入光纖3，各輸入光纖3的一端與拉錐勻化段4相連，拉錐勻化段4包括依次相連的第一拉錐圓臺部4.1、熔融圓筒部4.2以及第二拉錐圓臺部4.3，優(yōu)選的，第一拉錐圓臺部4.1和第二拉錐圓臺部4.3以其較小直徑的一端與圓筒部相連，三者同軸布置，更優(yōu)選的，第一拉錐圓臺部4.1和第二拉錐圓臺部4.3的外形相同，即兩者的高、兩端的直徑均相同。其中，第一拉錐圓臺部4.1與各所述輸入光纖3相連，第二拉錐圓臺部4.3與各輸出光纖5相連，由輸入光纖3輸入的各束激光先進(jìn)入第一拉錐圓臺部4.1混合并勻化，再由熔融圓筒部4.2進(jìn)行輸送以及再次混合及勻化，最后由第二拉錐圓臺部4.3進(jìn)行再次混合勻化并輸送至各輸出光纖5，如此由輸入光纖3輸入的激光進(jìn)行多重混合勻化后由輸出光纖5進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)降低散斑、降低色散程度等技術(shù)效果。

本實(shí)施例中，拉錐勻化段4可以如此加工制造：各輸入光纖3和各輸出光纖5的一端去除涂覆層再在高溫下熔融拉錐形成圓臺結(jié)構(gòu)和圓筒結(jié)構(gòu)相連的外形，然后圓筒結(jié)構(gòu)上切開一斷面，輸入光纖3和輸出光纖5的兩個(gè)斷面再熔融相連從而形成錐形勻化段。顯然的，拉錐勻化段4的熔融圓筒部4.2可由輸入光纖3和輸出光纖5中的一者熔融形成?？蛇x的，拉錐勻化段4整個(gè)可由輸入光纖3和輸出光纖5中的一者熔融形成。還可選的，拉錐勻化段4先行通過其它方法制造得出，再連接輸入光纖3和輸出光纖5。

本實(shí)施例中，在輸入光纖3和輸出光纖5的技術(shù)參數(shù)還符合式1：sqrt(y)d1na1≥sqrt(x)d0na:；式1中，x為輸入光纖3的數(shù)量，d0為輸入光纖3的芯徑，na0為輸入光纖3的數(shù)值孔徑，y為輸出光纖3的數(shù)量，d1為輸出光纖3的芯徑數(shù)值孔徑，na1輸出光纖3的數(shù)值孔徑，通過實(shí)驗(yàn)證明，滿足上式的輸入光纖3和輸出光纖5的拉錐熔接效率可以達(dá)到85％以上，最高可達(dá)近95％，如此拉錐熔接效率極高。在其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如圖3所示，輸入光纖3為7根芯徑105μm，na值0.22的多模光纖，輸出光纖5為7根芯徑105μm，na值0.22的多模光纖，最終實(shí)現(xiàn)了94.6％的拉錐熔接效率；在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，輸入光纖3為3根芯徑200μm，na值0.22的多模光纖，輸出光纖5為19根芯徑105μm，na值0.22的多模光纖進(jìn)行合束拉錐，實(shí)現(xiàn)85％的拉錐熔接效率。

對比試驗(yàn)的其它數(shù)據(jù)結(jié)果如下表1所示：

表1

由上表可知，滿足上述式1的拉錐熔接效率明顯高于不滿足上式的熔接效率，此原因在于在物理原理上都相當(dāng)于光束從小尺寸的輸入端，傳輸?shù)较鄬Υ蟪叽绲妮敵龆?，效率必然高?/p>

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光系統(tǒng)，先行通過拉錐勻化段4對激光進(jìn)行合束勻化，消除其散斑問題之后再行輸出，從而消除最終發(fā)光終端8的散斑問題；而且拉錐勻化段4不額外占據(jù)空間，體積較小，較易實(shí)現(xiàn)光源的小型化；同時(shí)沒有加入其它設(shè)備，安全性較好。

本實(shí)施例中，優(yōu)選的，x≤y，即輸入光纖3的數(shù)量小于等于輸出光纖5的數(shù)量，此時(shí)，輸入光纖3的芯徑可以相對較大，提高激光輸入端的耦合效率，輸出光纖5數(shù)量多，輸出光纖5芯徑可以相對較小，會增加空間勻化次數(shù)及單根光纖的勻化效果，且應(yīng)用在lifi上，可減少植入芯片的個(gè)數(shù)，且通過多輸出端的合理布局，可最大限度緩解lifi可見光波段無法穿透墻壁的信號盲區(qū)問題。

本實(shí)施例中，更優(yōu)選的，所述輸入光纖3的數(shù)量大于3且輸送的激光顏色不同，所述輸出光纖5的輸送的激光的顏色為白光，每根輸入光纖3可輸入波長不同的單色光，如分別為紅色(r)綠色(g)藍(lán)色(b)，最終由拉錐勻化段4進(jìn)行混光以形成白色光，顯然的，諸多方案可以混光以形成白光，此為光學(xué)的公知常識，本實(shí)施例不一一列舉贅述。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，如圖4所示，還包括多個(gè)配光模塊7，所述配光模塊7的數(shù)量小于等于所述輸出光纖5的數(shù)量，各所述配光模塊7至少連接一個(gè)所述輸出光纖5的輸出端，一個(gè)配光模塊7可以連接一個(gè)輸出光纖5，也可以連接兩個(gè)、三個(gè)乃至四個(gè)輸出光纖5，即配光模塊7的數(shù)量小于等于輸出光纖5的數(shù)量，配光模塊7連接最終的發(fā)光模塊，實(shí)現(xiàn)激光的輸出。

本實(shí)施例中，如圖4所示，還包括后處理勻光模塊6，后處理勻光模塊6連接于輸出光纖5和配光模塊7之間，后處理勻光模塊6采用折射型勻化片、衍射型勻化片或其他勻光器件，其通過上述器件上的微結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的勻化分布，光束發(fā)散角變大，實(shí)現(xiàn)后處理勻化效果，而且上述結(jié)構(gòu)具備體積小、重量輕等特點(diǎn)。光模塊7實(shí)現(xiàn)從光纖輸出的激光光束的整形，例如光束發(fā)散角變大等，具體結(jié)構(gòu)可參見通用led的配光模塊。

本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，各所述輸入光纖3上與所述第一拉錐圓臺部4.1相連的部位、和/或各所述輸出光纖5上與所述第二拉錐圓臺部4.3相連的部位內(nèi)置有固定插芯。各所述輸入光纖3位于所述拉錐勻化段4的兩端被限位形成輸入光纖3束。固定插芯用于緊固和定位輸入光纖3，便于各輸入光纖3緊固以形成光纖束，同時(shí)便于輸入光纖3的熔融拉錐加工。

如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種lifi裝置，所述激光生成模塊和發(fā)光終端8，還包括上述的激光系統(tǒng)，所述輸入光纖3與所述激光生成模塊相連，所述輸出光纖5與所述發(fā)光終端8相連。lifi裝置為各類使用lifi進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的裝置，其中間的可見光處理系統(tǒng)采用上述的激光系統(tǒng)，本實(shí)施例中，輸出光纖5最終連接發(fā)光終端8如led燈具，實(shí)現(xiàn)低散斑和高安全度的激光輸出。

由于上述激光系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，包含該激光系統(tǒng)的lifi裝置也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

以上只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例，毋庸置疑，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，上述附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，不應(yīng)理解為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。