[發明專利]超輕薄寬光譜全息天線

有效

• 申請號: 201010523862.4
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN101995610A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 王涌天;劉冬梅;劉娟;潘奕捷;趙浩之;謝敬輝
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;G02B5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種全息光學元件，具體的說，涉及一種超輕薄的寬光譜全息天線，以實現自由空間內的光天線功能并進行光電轉換。

背景技術

在用于地面的光纖通信技術日趨成熟的同時，人們將目光集中到了自由空間光通信上。自由空間光通信是光纖通信和無線通信的產物，以激光為載體，使用光脈沖調制信號，在真空或大氣層中傳遞信息的通信技術，包括衛星光通信，星地光通信，大氣光通信。相對傳統的利用電磁波的無線通信方式，自由空間光通信具有發射光束窄，信息容量大，發射裝置和功率小，保密性能強，抗電磁干擾，成本較低，安裝快速，組網靈活，不用政府特許證，對人體無影響等優點。

光學系統是空間光通信系統中的重要組成部分，光學天線是上述光學系統的核心，這是由于對于任何通信系統而言，天線能否正確發射和接收有效信號是通信成敗的關鍵。

在空間光通信系統中，傳統的光學天線都采用了透鏡系統來收集/發送攜帶信息的光信號，透鏡系統包括了折射、反射、和折射-反射的一系列光學透鏡。處于信號傳輸的需要，通常要求光學天線中的透鏡系統具有大口徑，配合較高的相對安裝精度，以實現在傳播空間內獲得良好的通信效果。然而，隨著無線通信傳遞信息量的增加，以及傳播空間中各種障礙物的干擾，對收集透鏡的口徑要求不斷增加，口徑的增加伴隨著收集/發送信號的加強但也帶來一系列的技術難題。大口徑的光學透鏡制造難度高，引起成本的大幅增加，且大尺寸的光學透鏡一般比較笨重，更給裝調對準等安裝工作帶來了難度，大大影響了光學天線的效果，限制了空間光通信技術的發展。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中的問題，提供一種制作簡單，可以集成到其他系統中，兼具探測功能的全息天線。本發明的全息天線利用基于同一基底的一系列光柵實現光收集/發送、分光/合光，以及光電轉換的功能，不依賴透鏡系統，可以同時滿足超薄尺寸和大孔徑的要求，且不帶來制作難度和成本的增加，也利于安裝定位。

根據本發明的寬光譜全息天線，包括：透明的傳播基底，至少一耦合光柵以及至少一頻道光柵；所述耦合光柵和頻道光柵置于傳播基底上，頻道光柵置于耦合光柵的一側，攜帶有信息的空間光信號經所述耦合光柵衍射而進入傳播基底，在傳播基底內以全反射形式向頻道光柵方向傳播，到達頻道光柵處的光由頻道光柵衍射而出射到基底外。

根據本發明的寬光譜全息天線，可以工作在單一波長下，也可以工作在多波長下，且可用作探測器使用。由于采用了光柵，本發明的天線能夠適應寬光譜探測范圍的需要，還可以通過光柵記錄參數的不同來調制光譜范圍。在信號強度高的應用中，本發明的天線可以集成到其它系統里，實現集成化和小型化。由于光柵的物理性能相對穩定，相比其他傳統的光學天線，對使用環境的要求比較小，應用場所廣泛。

附圖說明

圖1為本發明全息天線的原理性結構示意圖。

圖2為利用本發明的全息天線工作在單一波長信號光情況下的示意圖。

圖3為對圖2所示工作過程中的信號傳播示意圖。

圖4為根據本發明的全息天線工作在多波長信號光情況下的示意圖。

圖5為對圖4所示工作過程中的光路展開示意圖。

圖6為利用本發明的全息天線工作在多波長信號光情況下的一變形例。

圖7為利用本發明的全息天線作一光柵波導信號探測器的實例。

具體實施例

下面將結合附圖詳細描述本發明的超輕薄寬光譜全息天線的具體技術方案，然而，本發明可以以多種不同形式實施，并且不應該解釋為局限于本文所闡述的示例性實施例。