[發明專利]應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管陣列的探測帶寬提升方法

在審

• 申請號: 202111438227.0
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114124219A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 徐敬;楊興啟;童志堅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B13/02
• 代理公司: 杭州新澤知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33311
• 代理人: 程建敏

1.一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，串聯的LED組成的陣列用作探測器時的等效阻抗顯示出的高通特性抑制了系統的低頻分量，從而提升探測器的歸一化帶寬；其所應用的系統包括發射端信號處理模塊、發射端電模塊、綠光LED陣列模塊、光學天線模塊、紅光LED陣列模塊、接收端電模塊、接收端信號處理模塊；

所述的發射端信號處理模塊將原始數據轉換為數字信號；所述的發射端電模塊將數字信號轉換為電信號；所述的綠光LED陣列將電信號轉換為光信號；所述的光學天線模塊將光信號會聚到接收端探測面上；所述的紅光LED陣列將光信號轉換為光電流信號；所述的接收端電模塊將光電流信號轉換為經過處理的數字信號；所述的接收端信號處理模塊從接收到的數字信號恢復出原始數據。所述的發射端信號處理模塊和發射端電模塊以及綠光LED陣列模塊相連；所述的紅光LED陣列模塊和接收端電模塊以及接收端信號處理模塊相連。

2.根據權利要求1所述的一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，所述的發射端電模塊包含信號發生器、電放大器、可調電衰減器、偏置器和直流電源；其中，信號發生器、電放大器、可調電衰減器和偏置器依次相連，直流電源為偏置器提供直流偏置；所述的綠光LED陣列由小封裝綠光LED串聯組成陣列，與發射端電模塊相連；所述的光學天線模塊分別置于綠光LED陣列模塊之后和紅光LED陣列模塊之前。

3.根據權利要求1所述的一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，所述的紅光LED陣列模塊由小封裝紅光LED串聯組成陣列，與接收端電模塊相連；所述的接收端電模塊包含電放大器、可調電衰減器、低通濾波器、示波器；其中電放大器、可調電衰減器、低通濾波器和示波器依次相連。

4.根據權利要求1所述的一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，所述的光學天線模塊為一組凸透鏡組成的同軸透鏡組，用于在接收端探測面上得到高功率密度的光斑。

5.根據權利要求1所述的一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，所述的綠光和紅光LED陣列模塊采用高功率小封裝LED；所述的發射端在印刷電路板上將綠光LED串聯并緊密排列組成陣列，從而增強發射端光功率并且匹配阻抗，從而提升傳輸距離和能量傳輸效率；所述的接收端由紅色LED組成陣列用于探測，并通過調整LED陣列探測器上LED的排布方向降低光敏面之間的縫隙，從而提升探測效率。

6.根據權利要求1所述的一種應用于水下無線光通信系統的基于串聯發光二極管(LED)陣列的探測的帶寬提升方法，其特征在于，LED陣列的歸一化探測帶寬隨著LED數量n的增大而增大，從而證實了串聯的結構能提升歸一化的探測帶寬。該現象從物理意義上可以解釋為串聯的LED組成的陣列的等效阻抗顯示出的高通特性抑制了系統的低頻分量，從而提升了探測器的歸一化帶寬。因此，將LED串聯組成陣列能夠同時提升其作為探測器時的探測面積和帶寬。