一種折-反射拋物面透鏡接收元件的制作方法
【技術領域】
[0001]
本發明涉及一種折-反射拋物面透鏡接收元件，屬于集成化的實現室內可見光高速通信的終端接收設備技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，隨著固態照明的迅猛發展，發光二極管(LED)將成為未來的主導光源，而基于白光LED的室內可見光通信已引起廣泛關注，然而，室內高速可見光通信受限于LED的調制帶寬。多入多出(Multiple-1nput Multiple-Output，ΜΙΜΟ)技術是實現高速可見光通信的另一種有效方案。一方面，室內照明器件包含多個白光LED，它們可以作為信號發射陣列。另一方面，ΜΠΚ)技術不需要額外的功率或者帶寬從而實現高通信容量。然而，由于可見光通信系統采用強度調制和直接檢測(IM/DD)，信道矩陣各元素之間的相關度非常高，這嚴重影響了系統性能。基于ΜΜ0技術的室內可見光通信系統可分為非成像系統和成像系統。非成像系統采用直接探測，而成像系統在接收端利用透鏡成像原理將來自不同方向的信號分開。2013年牛津大學的Lubin Zeng等人提出了接收端采用凸透鏡接收的ΜΜ0可見光通信系統結構。但是，較小的視場以及接收端來自不同LED信號間的串擾限制了系統的性能。于是，2013年墨爾本大學的T.Q.Wang等人提出了在接收端利用半球形透鏡作為集光元件，從而使系統擁有較大的視場，并且能更好地將探測器上來自不同LED的信號分開。但是，半球形透鏡并不能全方位接收信號，探測器上的像尺寸偏大且發生重疊，這嚴重影響系統的接受性能和信號恢復效率。另外，基于該結構的接收機體積較大，不利于接收端的集成。
【發明內容】
[0003]為解決現有技術中某些接收元件尺寸過大，以及進一步提高室內可見光通信系統的性能，本發明提出了一種折-反射拋物面透鏡接收元件，使可見光通信系統接收端的光斑信號分開，提高接收端信號恢復效率，透鏡精巧的結構更利于接收端的集成。
[0004]本發明為解決其技術問題采用如下技術方案:
一種折-反射拋物面透鏡接收元件，包括拋物面透鏡和探測器，探測器放置在拋物面透鏡焦平面，探測器面向拋物面透鏡內部。
[0005]所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。
[0006]所述拋物面透鏡材料選取折射率為1.5的玻璃。
[0007]所述探測器為半徑7mm的四象限圓形探測器。
[0008]所述探測器的型號為QP154-Q。
[0009]本發明的有益效果如下:
1、本發明一方面對單個方向光線的集光作用顯著，另一方面能將來自不同方向的光信號在探測器上進行分離，同時增大了接收視場。
[0010]2、本發明結構簡單、利于集成，可以進一步集成化搭載在室內可見光通信系統接收端。
【附圖說明】
[0011]圖1是折-反射拋物面透鏡接收元件結構示意圖，其中:1-1為探測器；1_2為折-反射拋物面透鏡。
[0012]圖2是折-反射拋物面透鏡接收元件俯視圖，其中:2-1為折-反射拋物面透鏡；2-2為探測器。
[0013]圖3是折-反射拋物面透鏡接收元件光路圖，其中:3-1為入射光線；3_2為折-反射拋物面透鏡底部。
[0014]圖4是將拋物面透鏡接收元件放在標準室內中央時，光電探測器上四個象限的光斑分布。每個獨立光斑的光能量來自單個LED，實現信號分離。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明創造做進一步詳細說明。
[0016]折-反射拋物面透鏡接收元件如圖1所示，包括折-反射拋物面透鏡(1-2)以及圓形象限光電探測器(1-1/2-2)。如圖2所示，光電探測器安置在拋物面透鏡焦平面中心，探測面朝向透鏡內部。
[0017]為了具體實現折-反射拋物面透鏡接收元件的功能，首先，建立一個基于Μ頂0技術的4X4室內可見光通信系統標準房間模型，房間大小為5mX5mX2.5m，四個LED燈安置在房間天花板上，每個LED燈距離最近的墻邊lm，折-反射拋物面透鏡接收元件平放在距離天花板下方2.5m的室內中央。
[0018]拋物面透鏡材料可以選取折射率為1.5的玻璃，入瞳直徑40mm，厚度10mm，底部頂點曲率半徑為20mm，按照拋物面方程X2+ Y 2 — 40Z 一 400 = 0磨制拋物面透鏡，再將透鏡底部曲面鍍上不透光反射薄膜。光電探測器選用半徑7_的四象限圓形探測器，型號為QP154-Q。光電探測器置于拋物面透鏡焦平面中心，與拋物面透鏡焦平面緊密貼合，探測面朝向透鏡內部。光信號從透鏡焦平面進入透鏡內部，經由底部反射后會聚到探測器上。
[0019]圖3是折-反射拋物面透鏡接收元件光路圖，來自不同LED的入射光線(3-1)折射進入透鏡內部，經折-反射拋物面透鏡底部(3-2)反射后到達拋物面透鏡焦平面上的光電探測器探測面。結果如圖4所示，來自不同LED的光線分別被會聚到四個探測象限，相鄰兩個光斑的間距為6.3mm，實現了對光信號的分離。
[0020]以上僅為本發明的優選實例，并不用于限制本發明。
【主權項】
1.一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于包括拋物面透鏡和探測器，探測器放置在拋物面透鏡焦平面，探測器面向拋物面透鏡內部。2.根據權利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。3.根據權利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于拋物面透鏡材料選取折射率為1.5的玻璃。4.根據權利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述探測器為半徑7_的四象限圓形探測器。5.根據權利要求1所述的一種折-反射拋物面透鏡接收元件，其特征在于所述探測器的型號為QP154-Q。
【專利摘要】本發明涉及一種折-反射拋物面透鏡接收元件，屬于集成化的實現室內可見光高速通信的終端接收設備技術領域。該接收元件包括拋物面透鏡和探測器，探測器放置在拋物面透鏡焦平面，探測器面向拋物面透鏡內部。所述拋物面透鏡的底部拋物面鍍有不透光反射涂層。本發明優點在于：結構簡單，能實現光信號的分離。
【IPC分類】G02B3/00, H04B10/67
【公開號】CN105391498
【申請號】CN201510663852
【發明人】梁忠誠, 楊婷婷, 居秋琦, 劉學明
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月15日