[發(fā)明專利]一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110731153.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN113612537B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁德強(qiáng);吳田宜;李源;周少華;楊鼎;冉金志;劉故箐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/40
• 分類號(hào): H04B10/40;G02B6/26;G02B6/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 韓玙

本發(fā)明公開了一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化系統(tǒng)，包括若干個(gè)一體式光收發(fā)器，每個(gè)一體式光收發(fā)器包含一個(gè)廣角GRIN/魚眼透鏡組合，一個(gè)凹透鏡，一個(gè)密布的光纖組束，一個(gè)空間分束器，分別固定在MEMS設(shè)備上的一個(gè)CCD相機(jī)和一個(gè)微透鏡陣列，以及一個(gè)N接口型光纖接口交叉矩陣。每個(gè)光收發(fā)器之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相收發(fā)信息。GRIN/魚眼透鏡組合、凹透鏡、空間分束器均通過空間耦合，傳輸光纖組束分別和N接口型光纖接口交叉矩陣、固定有微透鏡陣列的MEMS設(shè)備之間采用PC連接；能夠?qū)崟r(shí)同步采用MEMS設(shè)備控制信號(hào)光耦合和發(fā)射，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的無線光收發(fā)一體化。本發(fā)明具有靈活性、可擴(kuò)展性強(qiáng)、散熱好、定向傳輸信息的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通信網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)中心的重要基礎(chǔ)設(shè)施。目前通信網(wǎng)絡(luò)的整體構(gòu)造主要采用銅纜和光纖。在數(shù)據(jù)中心的不同信道之間通常采用波分復(fù)用器對(duì)不同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行篩分，經(jīng)由光纖適配器通過光纖傳輸。但是在大數(shù)據(jù)和5G應(yīng)用的逐步推廣下，廣泛地在數(shù)據(jù)中心中采用有線網(wǎng)絡(luò)鏈接，將會(huì)面臨以下問題：

（1）傳輸光纖自身的不均勻性容易引起信號(hào)光的退偏和走離，傳輸過程中的損耗會(huì)衰減信號(hào)光的幅值，容易造成接收端對(duì)有效信號(hào)探測(cè)困難，提升誤碼率。

（2）數(shù)據(jù)中心的有線網(wǎng)絡(luò)的布線相對(duì)固定，確定連接后削弱了整體系統(tǒng)的擴(kuò)展性和自由度。并且隨著數(shù)據(jù)量的提升，傳輸線路的增多會(huì)提升整體系統(tǒng)鏈路的復(fù)雜度和混亂程度，影響后續(xù)系統(tǒng)的維護(hù)、散熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的有線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展靈活性差、能耗高、成本高的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信的收發(fā)一體化系統(tǒng)，包括若干個(gè)一體式光收發(fā)器；每個(gè)一體式光收發(fā)器包含一個(gè)廣角GRIN/魚眼透鏡組合，一個(gè)凹透鏡，一個(gè)空間分束器，兩套電腦控制的MEMS設(shè)備，一個(gè)CCD相機(jī)和一個(gè)微透鏡陣列分別固定在MEMS設(shè)備上，一個(gè)傳輸光纖束一端通過PC端控制的固定有微透鏡陣列的MEMS設(shè)備連接，另一端接入一個(gè)N接口型光纖接口交叉矩陣。

系統(tǒng)中一體式光收發(fā)器數(shù)量N為偶數(shù)個(gè)，按正n邊形排布，并將光收發(fā)器安置在正n邊形的n個(gè)端點(diǎn)處。

經(jīng)ZEMAX軟件設(shè)計(jì)的廣角GRIN/魚眼透鏡組合（3）能夠有效接收的光束入射角最大可達(dá)135°。

采用將CCD相機(jī)焦平面比擬接收端平面，對(duì)焦平面上基元按照光纖的截面積和排布順序進(jìn)行分區(qū)求和探測(cè)，從而可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)耦合進(jìn)對(duì)應(yīng)光纖中的能量占比。

微透鏡陣列及其對(duì)應(yīng)的耦合光纖均固定在MEMS設(shè)備上的結(jié)構(gòu)。

傳輸光纖分別與N接口型光纖接口交叉矩陣、固定微透鏡陣列的MEMS設(shè)備之間均采用PC端連接。

一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化通信方法，采用一種用于數(shù)據(jù)中心的無線光通信收發(fā)一體化系統(tǒng)，具體步驟如下：

步驟1：對(duì)裝置進(jìn)行初始化校對(duì)；

步驟2：信號(hào)接收及耦合調(diào)整；

步驟3：信號(hào)重新發(fā)送；

步驟4：后續(xù)繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)的接收和發(fā)出，則按照步驟2和步驟3反復(fù)進(jìn)行即可。

步驟1具體為：

步驟1.1：通過一束沿著廣角GRIN/魚眼透鏡組合3、凹透鏡2、空間分束器5、MEMS設(shè)備9調(diào)控下的微透鏡陣列7的共光軸光束作為中心，將微透鏡陣列中序號(hào)1的透鏡以及對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)端CCD相機(jī)上序號(hào)1的光纖截面大小的位置確定；