[發明專利]光通信終端

有效

• 申請號: 201910378730.8
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN110266365B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: B.I.厄克門;N-H.金;E.A.凱斯;K.布魯克斯
• 申請（專利權）人: X開發有限責任公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B10/112;H04B10/118
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金玉潔

一種光通信終端被配置為操作在全雙工通信的兩個不同的互補模式中。在一個模式中，該終端沿共同的自由空間光路透射具有第一波長的光并接收具有第二波長的光。在另一模式中，所述終端透射具有第二波長的光并接收具有第一波長的光。該終端包括引導去往和來自取決于波長創建不同光路的二向色元件的光的控制鏡面，并且還包括針對兩個波長的空間上分離的發射器和檢測器。第一互補發射器/檢測器對用于一個模式并且第二對用于另一模式。光學組件被布置成使得調整控制鏡面的取向使終端與通過利用第一或第二互補對的給定自由空間光鏈路的通信對準。

本申請是國際申請日為2015年01月22日、中國申請號為201580022488.0、發明名稱為“光通信終端、高空平臺以及光通信方法”的發明專利申請的分案申請。

背景技術

除非本文另外指明，否則本部分中描述的材料并不是本申請中的權利要求的現有技術，并且并不因為被包括在本部分中就被承認為是現有技術。

諸如個人計算機、膝上型計算機、平板計算機、蜂窩電話和無數類型的具備聯網能力的設備之類的計算設備在現代生活的許多方面中正越來越普遍。這樣，對于經由因特網、蜂窩數據網絡和其它這樣網絡的數據連通性的需求正在增長。然而，在世界的許多地區中，數據連通性仍是不可得的，或者如果可得，則是不可靠的和/或成本高昂的。

自由空間光通信鏈路可以在發送和接收調制的激光的相應的通信終端之間形成。例如，第一終端可生成根據輸出數據調制的激光并將激光傳輸到第二終端，在第二終端檢測并解調激光以恢復數據。類似地，第二終端可生成根據數據調制的激光并將激光傳輸到第一終端，在第一終端檢測并解調激光。

為了支持在其中可利用單個終端同時發送和接收數據的全雙工通信，各配置可利用第一波長傳輸數據并且利用第二波長接收數據。通信終端然后可在來自終端的主孔徑的光路中包括二向色分束器。二向色分束器在共享單個主孔徑的同時可允許一個波長透射并反射另一波長，從而分離在兩個不同的波長下發送和/或接收的光。例如，第一終端可被配置為在波長1下傳輸并且在波長2下接收。二向色分束器可使波長1通過并且反射波長2。被配置為在波長1下發射的激光源可被定位為朝向主孔徑發射通過二向色分束器的光。被配置為在波長2下檢測的光檢測器可被定位為接收在經由主孔徑接收之后被二向色分束器反射的光。類似地，第二終端可被配置為在波長2下傳輸并且在波長1下接收。可以相對于二向色分束器布置合適的激光源和光檢測器以將光引導到第二終端的單個主孔徑/引導來自第二終端的單個主孔徑的光。因此，通過在兩個不同的波長下發送和接收調制的激光束，第一和第二通信終端就可以同時地在兩個方向上傳達數據。

為了確保空間上分離的終端之間的對準，每個終端一般包含一個或多個可調整的光束控制鏡面，所述光束控制鏡面引導去往和來自相應的傳輸/接收孔徑的激光到每個終端中的各個激光源和光檢測器。調整(一個或多個)光束控制鏡面的取向然后可調整將各個(一個或多個)激光源和(一個或多個)光檢測器耦合到主孔徑的(一個或多個)光路中的各個焦點的位置。還可利用反饋系統來檢測到來的激光(例如，來自另一終端)的到達角度，并且利用所確定的角度作為反饋來引導傳輸的激光(例如，到其它終端)。主孔徑以及各個(一個或多個)激光源和/或(一個或多個)光檢測器之間的光路在需要時可額外地包括各種不同的濾光器、反光鏡(mirror)、透鏡、孔徑和其它光傳輸組件。

發明內容

示例實施例涉及在空中通信網絡中的氣球的網絡。氣球可由支撐有效載荷和氣囊形成，所述有效載荷具有電源、數據存儲裝置和用于將信息無線地傳達到氣球網絡的其它成員和/或位于地面上的無線站的一個或多個收發器。氣球可經由自由空間光鏈路相互通信并且可包括可被配置為操作在全雙工通信的兩個不同的互補模式中的光通信終端。在一個模式中，所述終端沿共同的自由空間光路傳輸具有第一波長的光并接收具有第二波長的光。在另一模式中，所述終端傳輸具有第二波長的光并接收具有第一波長的光。因此，在兩個不同的氣球上操作在互補模式中的兩個這樣的終端允許這兩個氣球同時地在兩個方向上傳達數據。為了在任意的氣球之間形成這樣的光鏈路以創建網狀網絡，終端可被配置為通過調整控制鏡面的取向從而將自由空間光路與終端中模式特定的光發射器和檢測器對準來在兩個模式之間動態地切換。