[發明專利]一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統及通信方法

有效

• 申請號: 201811422464.6
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109639362B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周馨慧;楊濤;何浩培;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/54
• 分類號: H04B10/54;H04B10/61;H04B10/67;H04B10/69;H04B7/0456;H04B7/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

1.一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，包括光信號發射端和光信號接收端：其特征在于：

所述光信號發射端包括光強調制器和與之相連的光信號發送陣列，所述光信號發送陣列包括m×n個光源，其中每n個光源分布在一個信號發送區域內，所述光信號發送陣列共有m個信號發送區域，每個信號發送區域內的n個光源的光譜頻段互相重疊但光譜又不完全相同，分屬不同信號發送區域內的任意兩個光源的光譜相同，所述光強調制器將m×n路信號分別調制至m×n個光源所發射的光載波上，生成相應的光調制信號，并在不同時刻調制出不同的信號，其中m、n為大于1的整數；

所述光信號接收端包括第一準直器件、散射器件、第二準直器件、探測器，以及與探測器連接的信號處理單元；所述第一準直器件位于散射器件之前，第一準直器件使得各信號發送區域內的光源所發出的一束光以固定角度分別入射到散射器件表面的不同部位，而將其它光濾除；所述散射器件可令信號發送區域各光源發出的信號光發生散射效應，使得不同頻率相同強度的入射光經過散射器件的相同部位后所發射出的散射光具有不同的散射光強角分布，且相同頻率相同強度的入射光經過散射器件的不同部位所發射出散射光的光強角分布也不同；所述探測器為具有相同頻譜響應的至少m×n個光探測像素元所組成的陣列式探測芯片，陣列式探測芯片上至少有m個信號接收區域，其中任一信號接收區域內至少有n個光探測像素元，所述光探測像素元對入射到像素元感光面上的信號光有響應；所述第二準直器件位置在所述散射器件和探測器之間，第二準直器件令沿著從散射器件到探測器連線方向傳輸的光通過，而將沿其它方向傳輸的光濾除，并且使光信號發送陣列內不同信號發送區域所發射的信號光在經過散射器件之后，分別投射在探測器不同信號接收區域內的光探測像素元；所述信號處理單元對不同信號接收區域內的像素元所探測到的數據分別進行分析處理，最終通過信號處理單元進行數據分析處理，通過求解矩陣方程或線性方程組的方法解碼得到光信號發射端所發出的信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，其特征在于：所述第一準直器件包括前置入射光學組件、第一凸透鏡、第一小孔光闌和第二凸透鏡，各信號發送區域內的光源所發出的光射向所述前置入射光學組件后出射的其中一束光平行于第一凸透鏡和第二凸透鏡的主光軸，所述第一小孔光闌間隙設置于第一凸透鏡和第二凸透鏡之間的共同焦點處。

3.根據權利要求1所述的一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，其特征在于：所述光信號接收端還包括設置于所述散射器件之前或之后的光波長轉換部件，所述光波長轉換部件包括波長轉換層，所述波長轉換層中包含至少一種波長轉換光學材料，所述波長轉換光學材料的部分或全部吸收光譜超出所述陣列式探測芯片的探測范圍，波長轉換光學材料的發射光譜全部在所述陣列式探測芯片的探測范圍內；所述波長轉換光學材料為具有吸收一種波長的光，并發射其它不同波長光的特性的材料，或這些材料的組合。

4.根據權利要求1所述的一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，其特征在于：所述第二準直器件包括第三凸透鏡、第二小孔光闌和第四凸透鏡，所述第二小孔光闌間隙設置于第三凸透鏡和第四凸透鏡之間的共同焦點處，所述第三凸透鏡和第四凸透鏡的主光軸重合。

5.根據權利要求1所述的一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，其特征在于：所述散射器件包括透明基底及分布在透明基底表面或者內部的散射粒子，散射粒子的大小、形狀或分布在散射器件中為不均勻設置。