一种无线光通信天线的变发散角发射装置的制作方法

本发明涉及无线光通信技术领域，具体为一种无线光通信天线的变发散角发射装置。

背景技术：

变发散角发射技术是无线光通信基于应急通信的一种重要应用技术。对于不同通信距离，此技术将发射端激光光束的发散角调整到一个最佳值，从而使接收端获得接收功率余量的最佳值，以降低系统误码率，提高通信质量。

变发散角发射技术往往仅在开通无线光通信设备的时候调试使用，设备正式运行以后就很少使用。因变发散角装置或者变焦装置(比如相机变焦光学系统)的发射设施结构复杂，采用这种变发散角装置将会导致整个发射光学系统成本昂贵，也降低了系统的可靠性。

另外，多光束发射技术也是无线光通信的一个重要技术，它同样可以减少信道对传输信号的影响，降低误码率，提高通信质量。但当使用多个发射孔径时，采用调节光源与光学系统之间距离的方法来实现光学发射系统发散角的调节，这种方法易导致多个发射光束之间的光轴平行度偏差比较大，严重影响通信质量。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种无线光通信天线的变发散角发射装置，包括光纤接口、透镜组和变发散角结构组件，透镜组包括定透镜和动透镜。通过改变定透镜和动透镜之间的距离，改变透镜组的焦距，从而改变本装置发射光束的发散角，以适应不同的通信距离，方便激光通信设备用于不同通信距离，如用于应急抢通。

本发明设计的一种无线光通信天线的变发散角发射装置，包括光纤接口和透镜组，光纤接口处于透镜组的前端，还有变发散角结构组件；透镜组包括定透镜和动透镜，定透镜和动透镜的光轴重合，二者间的初始距离为1～3mm。透镜组的定透镜与激光源所接入射光纤的入射端面的距离固定，初始状态光纤接口所接入光纤的激光入射点处于透镜组的焦平面上，初始状态入射的激光经定透镜的预准直，然后经过动透镜光束完全准直，最终输出平行光束，即发散角最小，发射到对端。变发散角结构组件连接控制透镜组的动透镜，改变动透镜与定透镜之间的距离，从而改变透镜组的焦距，改变透镜组输出光束的发散角。

所述定透镜固定于固定镜筒之内，光纤接口安装于固定镜筒一端；动透镜固定于移动镜筒内，移动镜筒嵌套于固定镜筒另一端，二者中心线重合。移动镜筒与固定镜筒之间为紧配合，配合公差在50μm以内。移动镜筒可在固定镜筒内平移，改变动透镜与定透镜之间的距离。

所述变发散角结构组件包括导向杆、导向槽、主动齿轮、从动齿轮以及电机；电机与主动齿轮连接，驱动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮啮合。旋转筒套在固定镜筒外，从动齿轮与旋转筒固定连接，旋转筒筒壁上有螺旋上升的导向槽，固定镜筒上有腰形孔，腰型孔的轴向长度与导向槽的上升高度相配合。导向杆头部在导向槽上方，导向杆头部的线径大于导向槽宽度，导向杆杆部穿过导向槽和腰形孔，其底端固定于移动镜筒筒壁。电机带动主动齿轮、从动齿轮转动，旋转筒和其上导向槽同步转动，导向槽带动导向杆移动，导向杆沿着腰型孔轴向移动。带动移动镜筒轴向移动。

调焦筒嵌套在固定镜筒前端，调焦筒前端安装法兰盘，入射光纤通过光纤接口固定于法兰盘。所述调焦筒与定透镜之间的距离可调，初始状态调节调焦筒，即可调节入射光纤端面与定透镜的距离，使光纤端面处于透镜组的焦平面上。所述法兰盘为二维可调法兰盘，初始状态调节法兰盘上下左右的位置，即调节光纤端面入射光的角度，使得本发射装置的光轴与其它发射装置的光轴平行。

无线光通信天线包括N个相同的本发明无线光通信天线的变发散角发射装置，N为2至4，其中各装置的发射光轴平行，各装置的变发散角结构组件与中心控制器连接，中心控制器控制各装置的移动镜筒同步移动，使各发射装置的输出光束发散角相同。激光源发射的光束经分路器分为N束，经N条入射光纤连接各变发散角发射装置。对端同时接收本端发送的N个光信号。

无线光通信天线还包括M个相同的接收装置，M为1至2。M个接收装置的输出光纤经过合路器合为一路接收光信号。

所述接收装置包括接收镜筒、接收透镜、接收调焦筒、接收镜筒法兰盘和接收光纤接口。接收透镜安装于接收镜筒一端，接收调焦筒嵌套于接收镜筒另一端。接收调焦筒底端安装接收镜筒法兰盘，接收光纤通过接收光纤接口固定于接收镜筒法兰盘上。接收透镜接收对端发送的光信号，聚焦于接收光纤的接收端面。所述接收调焦筒与接收透镜之间的距离可调，初始状态用接收调焦筒调节接收光纤端面与接收透镜的距离，使接收光纤端面处于接收透镜的焦平面上。所述接收镜筒法兰盘为二维可调法兰盘，初始状态调节接收镜筒法兰盘，即调节接收光纤端面上下左右的位置，使得本接收装置的接收光轴与其它接收装置的接收光轴平行。

与现有技术相比，本发明一种无线光通信天线的变发散角发射装置的优点为：1、与复杂的变发散角装置相比，如相机变焦光学系统，本发明结构简单，性价比高，可靠性高；2、构成的多光束变发散角发射子系统，无需通过改变激光源位置，无需改变激光源与光学系统之间的距离，只需改变定透镜与动透镜之间的距离，即可调节发射光束发散角的变化，故发散角的调节对各个装置发射光轴之间以及与接收光轴之间的平行度的影响可以忽略。

附图说明

图1为本无线光通信天线的变发散角发射装置实施例发射装置结构示意图；

图2为本无线光通信天线的变发散角发射装置实施例接收装置结构示意图；

图3为2套本无线光通信天线的变发散角发射装置实施例构成的无线光通信天线的布局示意图。

图中标号为：

1、定透镜，2、动透镜，3、移动镜筒，4、腰形孔，5、导向杆，6、主动齿轮，7、电机，8、从动齿轮，9、导向槽，10、旋转筒，11、固定镜筒，12、调焦筒，13、法兰盘，14、光纤接口，15、接收光纤接口，16、接收镜筒法兰盘，17、接收调焦筒，18、接收镜筒，19、接收透镜。

具体实施方式

为了使本发明技术方案更加清晰，下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。

无线光通信天线的变发散角发射装置实施例如图1所示，透镜组包括定透镜1和动透镜2，定透镜1和动透镜2的光轴重合，二者间的初始距离为1～3mm。定透镜1固定于固定镜筒11之内，光纤接口14安装于固定镜筒11一端，动透镜2固定于移动镜筒3内；移动镜筒3嵌套于固定镜筒11另一端，二者中心线重合；移动镜筒3与固定镜筒11之间为紧配合，配合公差在50μm以内。

调焦筒12嵌套在固定镜筒11前端，调焦筒12前端安装法兰盘13，入射光纤通过光纤接口14固定于法兰盘13；所述调焦筒12与定透镜1之间的距离可调，初始状态调节调焦筒12，使光纤端面处于透镜组的焦平面上。

透镜组的定透镜1与激光源所接入射光纤的入射端面的距离固定，初始状态光纤接口14所接入光纤的激光入射点处于透镜组的焦平面上，初始状态入射的激光经定透镜1的预准直，然后经过动透镜2光束完全准直，最终输出平行光束，即发散角最小。变发散角结构组件连接控制透镜组的动透镜2，改变动透镜2与定透镜1之间的距离，从而改变透镜组的焦距，改变透镜组输出光束的发散角。

本例变发散角结构组件包括导向杆5、导向槽9、主动齿轮6、从动齿轮8以及电机7；电机7与主动齿轮6连接，主动齿轮6与从动齿轮8啮合，旋转筒10套在固定镜筒11外，从动齿轮8与旋转筒10固定连接，旋转筒10筒壁上有螺旋上升的导向槽9，固定镜筒11上有腰形孔4，腰型孔4的轴向长度与导向槽9的上升高度相配合；导向杆5头部的线径大于导向槽9宽度、在导向槽9上方，导向杆5杆部穿过导向槽9和腰形孔4，其底端固定于移动镜筒3筒壁。电机7带动主动齿轮6、从动齿轮8转动，旋转筒10和其上导向槽9同步转动，导向槽9带动导向杆5移动，导向杆5沿着腰型孔4轴向移动。带动移动镜筒3轴向移动。

本例法兰盘13为二维可调法兰盘，初始状态调节法兰盘13上下左右的位置，使得本发射装置的光轴与其它发射装置的光轴平行。

本例无线光通信天线的接收装置如图2所示，包括接收镜筒18、接收透镜19、接收调焦筒17、接收镜筒法兰盘16和接收光纤接口15，接收透镜19安装于接收镜筒18一端，接收调焦筒12嵌套于接收镜筒18另一端；接收调焦筒12底端安装接收镜筒法兰盘16，接收光纤经接收光纤接口15固定于接收镜筒法兰盘16；所述接收调焦筒17与接收透镜19之间的距离可调，初始状态用接收调焦筒17调节接收光纤端面与接收透镜19的距离，使接收光纤端面处于接收透镜19的焦平面上。本例接收镜筒法兰盘16为二维可调法兰盘，初始状态调节接收镜筒法兰盘16，使得本接收装置的接收光轴与其它接收装置的接收光轴平行。

图3所示为2套本无线光通信天线的变发散角发射装置实施例和2套接收装置构成的无线光通信天线的布局无线光通信天线；2套发射装置的发射光轴平行，2套接收装置的接收光轴平行，2套发射装置的变发散角结构组件与中心控制器连接，中心控制器控制各装置的移动镜筒同步移动，使各发射装置的输出光束发散角相同；激光源发射的光束经分路器分为2束，经2条入射光纤连接各变发散角发射装置。变发散角的调节不会破坏大气无线光通信天线的多个光轴之间平行度或者对平行度影响可以忽略。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。