本专利介绍了一种光通信领域的抗抖动自由空间光耦合技术。该技术通过多个凸透镜构成的耦合透镜组实现短焦距,减小光斑位置对入射光角度的敏感性。同时,在接收平面配置不同尺寸和带宽的光电二极管,分别用于通信和监测光斑位置。该设计有效应对接收机运动引起的入射角抖动,能在光斑偏离时迅速检测并调整光束方向,以恢复通信链路。
背景技术
空间光向光电探测器的耦合技术是自由空间光通信(FSO)系统的重要组成部分,其耦合效率决定了通信链路的误码率、中断概率、信道容量等关键指标。在FSO系统中,典型的耦合装置包括云台、分光镜、偏转镜、准直透镜等光学元器件。接收机通过成像器件或四象限探测器监测激光角度,通过调整云台方向控制激光入射角度,并最终通过单个凸透镜或透镜组将入射激光聚焦并耦合进入光纤。
现有的方案使用了单个透镜作为光纤耦合透镜,当入射光角度发生误差,即不是平行于透镜主光轴入射时,光斑落点会发生显著偏移,导致激光无法耦合入光纤或小面积的PD。若使用高减速比、高精度的电控偏转镜去调整激光入射角,则会出现成本过高、激光角度调节速度过慢的问题,无法应对接收机高速运动的情况。当接收端移动时,入射光方向会发生快速改变和抖动,导致光斑位置发生偏移。由于云台的机动性有限且成像器件的响应速度不足,光斑位置的偏移难以被及时补偿,导致光斑在光纤端面附近发生抖动,造成通信中断。因此,现有的空间光耦合装置难以解决运动目标的光信号稳定接收难题。
实现思路