一種折-反射拋物面透鏡接收元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種折-反射拋物面透鏡接收元件，屬于集成化的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)可見光高速通信的終端接收設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著固態(tài)照明的迅猛發(fā)展，發(fā)光二極管(LED)將成為未來的主導(dǎo)光源，而基于白光LED的室內(nèi)可見光通信已引起廣泛關(guān)注，然而，室內(nèi)高速可見光通信受限于LED的調(diào)制帶寬。多入多出(Multiple-1nput Multiple-Output，ΜΙΜΟ)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速可見光通信的另一種有效方案。一方面，室內(nèi)照明器件包含多個(gè)白光LED，它們可以作為信號(hào)發(fā)射陣列。另一方面，ΜΠΚ)技術(shù)不需要額外的功率或者帶寬從而實(shí)現(xiàn)高通信容量。然而，由于可見光通信系統(tǒng)采用強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測(cè)(IM/DD)，信道矩陣各元素之間的相關(guān)度非常高，這嚴(yán)重影響了系統(tǒng)性能?；讦?技術(shù)的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)可分為非成像系統(tǒng)和成像系統(tǒng)。非成像系統(tǒng)采用直接探測(cè)，而成像系統(tǒng)在接收端利用透鏡成像原理將來自不同方向的信號(hào)分開。2013年牛津大學(xué)的Lubin Zeng等人提出了接收端采用凸透鏡接收的ΜΜ0可見光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但是，較小的視場(chǎng)以及接收端來自不同LED信號(hào)間的串?dāng)_限制了系統(tǒng)的性能。于是，2013年墨爾本大學(xué)的T.Q.Wang等人提出了在接收端利用半球形透鏡作為集光元件，從而使系統(tǒng)擁有較大的視場(chǎng)，并且能更好地將探測(cè)器上來自不同LED的信號(hào)分開。但是，半球形透鏡并不能全方位接收信號(hào)，探測(cè)器上的像尺寸偏大且發(fā)生重疊，這嚴(yán)重影響系統(tǒng)的接受性能和信號(hào)恢復(fù)效率。另外，基于該結(jié)構(gòu)的接收機(jī)體積較大，不利于接收端的集成。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中某些接收元件尺寸過大，以及進(jìn)一步提高室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的性能，本實(shí)用新型提出了一種折-反射拋物面透鏡接收元件，使可見光通信系統(tǒng)接收端的光斑信號(hào)分開，提高接收端信號(hào)恢復(fù)效率，透鏡精巧的結(jié)構(gòu)更利于接收端的集成。
[0004]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種折-反射拋物面透鏡接收元件，包括拋物面透鏡和探測(cè)器，探測(cè)器放置在拋物面透鏡焦平面，探測(cè)器面向拋物面透鏡內(nèi)部。
[0006]所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。
[0007]所述拋物面透鏡材料選取折射率為1.5的玻璃。
[0008]所述探測(cè)器為半徑7mm的四象限圓形探測(cè)器。
[0009]所述探測(cè)器的型號(hào)為QP154-Q。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0011]1、本實(shí)用新型一方面對(duì)單個(gè)方向光線的集光作用顯著，另一方面能將來自不同方向的光信號(hào)在探測(cè)器上進(jìn)行分離，同時(shí)增大了接收視場(chǎng)。
[0012]2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利于集成，可以進(jìn)一步集成化搭載在室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)接收端。
【附圖說明】
[0013]圖1是折-反射拋物面透鏡接收元件結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1-1為探測(cè)器；1_2為折-反射拋物面透鏡。
[0014]圖2是折-反射拋物面透鏡接收元件俯視圖，其中:2-1為折-反射拋物面透鏡；
2-2為探測(cè)器。
[0015]圖3是折-反射拋物面透鏡接收元件光路圖，其中:3-1為入射光線；3_2為折-反射拋物面透鏡底部。
[0016]圖4是將拋物面透鏡接收元件放在標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)中央時(shí)，光電探測(cè)器上四個(gè)象限的光斑分布。每個(gè)獨(dú)立光斑的光能量來自單個(gè)LED，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]折-反射拋物面透鏡接收元件如圖1所示，包括折-反射拋物面透鏡(1-2)以及圓形象限光電探測(cè)器(1-1/2-2)。如圖2所示，光電探測(cè)器安置在拋物面透鏡焦平面中心，探測(cè)面朝向透鏡內(nèi)部。
[0019]為了具體實(shí)現(xiàn)折-反射拋物面透鏡接收元件的功能，首先，建立一個(gè)基于Μ頂0技術(shù)的4X4室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)房間模型，房間大小為5mX5mX2.5m，四個(gè)LED燈安置在房間天花板上，每個(gè)LED燈距離最近的墻邊lm，折-反射拋物面透鏡接收元件平放在距離天花板下方2.5m的室內(nèi)中央。
[0020]拋物面透鏡材料可以選取折射率為1.5的玻璃，入瞳直徑40mm，厚度10mm，底部頂點(diǎn)曲率半徑為20mm，按照拋物面方程X2+ Y 2 — 40Z 一 400 = 0磨制拋物面透鏡，再將透鏡底部曲面鍍上不透光反射薄膜。光電探測(cè)器選用半徑7_的四象限圓形探測(cè)器，型號(hào)為QP154-Q。光電探測(cè)器置于拋物面透鏡焦平面中心，與拋物面透鏡焦平面緊密貼合，探測(cè)面朝向透鏡內(nèi)部。光信號(hào)從透鏡焦平面進(jìn)入透鏡內(nèi)部，經(jīng)由底部反射后會(huì)聚到探測(cè)器上。
[0021]圖3是折-反射拋物面透鏡接收元件光路圖，來自不同LED的入射光線(3-1)折射進(jìn)入透鏡內(nèi)部，經(jīng)折-反射拋物面透鏡底部(3-2)反射后到達(dá)拋物面透鏡焦平面上的光電探測(cè)器探測(cè)面。結(jié)果如圖4所示，來自不同LED的光線分別被會(huì)聚到四個(gè)探測(cè)象限，相鄰兩個(gè)光斑的間距為6.3mm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光信號(hào)的分離。
[0022]以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，并不用于限制本實(shí)用新型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于包括拋物面透鏡和探測(cè)器，探測(cè)器放置在拋物面透鏡焦平面，探測(cè)器面向拋物面透鏡內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于拋物面透鏡材料選取折射率為1.5的玻璃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述探測(cè)器為半徑7_的四象限圓形探測(cè)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述探測(cè)器的型號(hào)為QP154-Q。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種折-反射拋物面透鏡接收元件，屬于集成化的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)可見光高速通信的終端接收設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該接收元件包括拋物面透鏡和探測(cè)器，探測(cè)器放置在拋物面透鏡焦平面，探測(cè)器面向拋物面透鏡內(nèi)部。所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分離。
【IPC分類】G02B3/00, H04B10/60
【公開號(hào)】CN205051698
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520795519
【發(fā)明人】梁忠誠(chéng), 楊婷婷, 居秋琦, 劉學(xué)明
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日