[發明專利]一種可見光光纖傳輸的光收發裝置

有效

• 申請號: 201210575080.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103018857A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 孫小菡;周谞;柏寧豐;陳翰;鄒寧波;朱鋮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;H04B10/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，具體涉及一種可見光光纖傳輸的光收發裝置，包括光發送機和光接收機。

背景技術

隨著高清視頻和視頻會議等高帶寬應用的普及，人們對于網絡帶寬的要求越來越高。在目前光纖入戶（FTTH）的布線中，一般使用石英單模光纖連接至樓道或每層樓的布線箱，而在樓層的水平方向上，一般使用銅纜進行“最后一百米”的介入。但銅纜由于不能支持高速率的傳輸，成本高，以及抗電磁干擾能力差等缺點，正逐步被光纖所取代。

塑料光纖又稱聚合物光纖，是采用聚合物材料或有機材料制備而成，用于傳輸光信號的傳輸線。與石英單模光纖相比，塑料芯徑的大小在250μm到3000μm之間。因此在進行塑料光纖的連接時，即使光纖中心產生了偏差也不會產生過大的耦合損耗。此外，塑料光纖（POF）具有抗干擾能力強，數值孔徑大，抗彎曲及不易折斷等特點。POF具有非常高的傳輸損耗，但是在可見光波段650nm處存在著一個低損耗窗口，可采用廉價的大功率，共振腔發光二極管（RCLED）作為光源，RCLEDs具有調制帶寬高，耐高溫，出光效率高，耦合效率高，緊湊封裝等優點。因此目前的POF通信通常選在此波段。并且650nm光源為可見光的紅光波段，易于安裝，對人體無害，非常方便用戶自己動手進行獨立安裝。通過結合了PON技術與塑料光纖接入網的優點，利用塑料光纖的優勢解決了PON技術沒有解決的“最后100米”光纖接入問題，可實現光纖到桌面（FTTD）全光接入。

目前的POF通信系統傳輸速率可達100Mbps，進行100m的傳輸。但隨著高帶寬應用的不斷增加，局域網的速率由100Mbps向1000Mbps發展。下一代POF通信系統的目標是傳輸速率達1000Mbps、可進行50m的系統傳輸。主要是因為以塑料光纖為傳輸媒質時，存在著傳輸損耗大，多模色散嚴重，傳輸帶寬小的缺點。2010年，歐洲研究項目POF-PLUS報道其成功實現了在長度50m的PMMA?POF(芯徑1mm)上的1G速率傳輸。該系統采用650nm的RCLED光源，接收端采用基于自適應和盲均衡的判決反饋均衡器（DFE），調制方式為二進制脈沖幅度調制。該系統的成功傳輸主要得益于優良的并行化盲均衡算法和硬件實現。但是該系統需要用到復雜的電處理算法和昂貴的高速AD器件，而在接入網的應用中，對于價格十分敏感，因此對POF通信形成了很大的挑戰。同時現有的塑料光纖通信傳輸系統中光發送器端的光耦合方法，一般采用普通的半球形透鏡結構，利用幾何光學的聚光原理，提高入纖的光功率。但是采用普通透鏡的光耦合方法效率有限，RCLED發出的可見光光信號在光耦合過程中被損耗，從而導致傳輸系統的發送端的光功率減少，減少了光信號的可傳輸距離。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種可見光光纖傳輸的光收發裝置，包括光發送機和光接收機。該可見光光纖傳輸系統可以減少模式色散影響，提高光源進入石英光纖的耦合效率，提高系統的傳輸帶寬，增加傳輸距離。

本發明具體采用以下技術方案：

一種可見光光纖傳輸的光收發裝置，包括光發送機和光接收機，光收發裝置中的光發送機由共振腔發光二極管、光發送器驅動電路、具有周期結構的半球形透鏡、平面光波導光耦合器和光隔離器組成，共振腔發光二極管與光發送器驅動電路相連接，半球形透鏡處于共振腔發光二極管的上方，光隔離器處于半球形透鏡的上方，光隔離器在平面光波導光耦合器的a端口處。

所述光收發裝置中的光接收機包括對光信號進行光電轉換的光接收組件和對光接收組件輸出的電流進行放大處理的限幅放大器，光接收組件與平面光波導光耦合器的b端口相連接，限幅放大器在光接收組件的下方；

在平面光波導PLC光耦合器的c端口處與傳輸介質相連接。

本發明可以進一步采用以下優化技術措施：

所述具有周期結構的半球形透鏡包括半球形透鏡本體，在半球形透鏡本體上設有按陣列分布的圓形空氣孔。

所述共振腔發光二極管的工作波長為650nm，傳輸介質為石英單模光纖。

所述半球形透鏡的直徑為8μm，透鏡材料的折射率為1.44，周期結構的半球形透鏡的圓形空氣孔的孔直徑為300nm，圓形空氣孔的孔間中心距為650nm。

在共振腔發光二極管的表層具有周期性結構，介電系數呈現周期性分布。

相比現有技術，本發明具有以下有益效果：