[發明專利]基于聚合物分散液晶的水下無線光通信接收方法和裝置

在審

• 申請號: 202310182430.9
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116566492A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 韓彪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院
• 主分類號: H04B10/293
• 分類號: H04B10/293;H04B13/02;H04B10/66;H04B10/67
• 代理公司: 廣東省中源正拓專利代理事務所(普通合伙) 44748
• 代理人: 朱靖華

本發明公開了一種基于聚合物分散液晶的水下無線光通信接收方法和裝置，涉及水下無線通信技術領域。該方法包括：收集并接收光信號；將光信號垂直入射到聚合物分散液晶器件的光學表面并透射通過；將光信號透射通過干涉式光學濾光片；檢測光信號，將其轉換為電壓信號；分析電壓信號的幅值，形成控制電壓；將控制電壓加載到聚合物分散液晶器件，控制光信號的透過率；對電壓信號進行解碼，獲取通信數據信息。本發明通過調節聚合物分散液晶器件兩端的電壓，實現無線光通信接收機動態范圍的調節，其結構簡單、復雜度低、調節響應快、便于推廣應用；本發明與傳統液晶衰減器方法相比，無需在液晶材料兩端加入偏振片，器件插入損耗小且光信號接收視場大。

技術領域

本發明屬于水下無線通信技術領域，尤其涉及一種基于聚合物分散液晶的水下無線光通信接收方法和裝置。

背景技術

以藍綠光作為信息載體的水下無線光通信，具有傳輸速率高、延遲低、重量輕、體積功耗小等突出優點。目前，將這種通信裝置和水下移動平臺結合，解決水下特種工程應用中的高速數據無線傳輸難題，引起了海洋工程領域的廣泛關注，已成為海洋通信領域的重要發展方向。

在實際工程應用中，無線光通信系統的傳輸距離和傳輸鏈路水質隨著工程作業環境有所變動，這會導致到達接收機的光信號能量有所變動。當光信號功率較小時，需要通信接收機具有較高的探測靈敏度；當接收機功率較大時，需要通信接收機能夠適應這種變化。否則，如果通信光信號的功率超出接收機中的光電探測器額定工作范圍時，輕則影響光信號的檢測準確性，重則會造成光電探測器的損壞。因此，為了適應工程應用，水下無線光通信接收機需要具備較大的光功率接收范圍。

中國發明專利CN112737691A公開了一種基于探測器內增益控制的水下無線光通信接收方法及裝置，該方法包括：S1：利用光電倍增管將接收的通信光信號轉換為通信電流信號；S2：將通信電流信號轉換為通信電壓信號；S3：根據通信電壓信號產生直流電壓，并利用直流電壓控制光電倍增管的內部增益變化，以控制通信電壓信號幅值的變化，實現增大接收裝置的接收光功率范圍；其中，通信電壓信號作為接收裝置后續處理的電信號。該發明的方法，通過直流電壓控制光電倍增管內部增益的方法實現不同光功率信號檢測的，增大了接收裝置的接收光功率范圍，而且針對不同光功率的信號可以實現快速響應。

上述發明所提出的方法能夠在一定程度上改進接收機的動態檢測范圍，但是對于探測器感光面可能發生的飽和問題無法識別。在強光照射下，依然存在損害通信接收機探測器的風險。

北京郵電大學的寧杰在《水下高速藍綠激光通信中的動態調控技術研究》這篇論文中提出了另一種增大水下通信接收機的接收光功率范圍的方法。其具體方法是：在接收機內部的光電探測器前面放置一個可變衰減器，通過調節可變衰減器的透過率調整到達光電探測器的光功率，使得探測器能夠工作在最佳狀態。常用的可變衰減器有機械型光衰減器、MEMS型光衰減器、液晶型光衰減器等。其中，機械型光衰減器一般是一個光學衰減片，并且光學表面不同位置處的透過率不同，工作時通過改變接收光信號在衰減片上的入射位置，使得透射到光電探測器的光功率發生改變。

上述方法原理簡單、衰減范圍大，但是易磨損、體積大、響應速度慢。MEMS型光衰減器是將傳統機械型衰減器的驅動裝置由龐大的步進電機變為靜電開合橋、壓電驅動等，體積小、成本低、但是衰減范圍不如傳統機械型衰減器。液晶型光衰減器通常是在兩個偏振方向正交或者垂直的偏振片之間加入液晶材料，利用了液晶的光學各向異性，在施加電場時，液晶分子會沿著電場方向重新取向，引起透過特性的變化，從而實現光功率的衰減，并且衰減大小和加載在液晶中的電場強度有關。這種衰減器對光波的入射角度較為敏感，因此會限制接收裝置的視場，且器件的插入損耗較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于聚合物分散液晶的水下無線光通信接收方法和裝置，通過調節聚合物分散液晶器件兩端的電壓，實現無線光通信接收機動態范圍的調節。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：