基于光通信的舰船通信系统的制造方法与工艺

本发明涉及一种通信系统，尤其涉及一种基于光通信的舰船通信系统。

背景技术：
现代的船舰中，尤其是大型的船舰中，舰船电磁环境十分复杂。由于船舰上通常装备有成千上万的电子或电器仪表设备，配置有几十部以上的短波、超短波、微波发射机；平均发射功率可达几千瓦或几十千瓦，峰值发射功率达兆瓦，空间电场密度达100W/cm2以上。大功率发射机除发射基波外，还发射大量谐波及非谐波寄生信号，宽带噪声、阻挡物的回响应及开关效应等也都产生大量的干扰频率。而舰船上的电磁环境要求十分苛刻，舰船上可装备多达几十部以上的长波、中波、短波、超短波、微波(雷达、通信、导航)接收机，其灵敏度极高，一般为几微伏或几十微瓦，这些接收机不仅可接收其同频带内的干扰信号，而且可以对镜像频率、中频、众多的交调、互调频率及其它强信号频率等有所响应。在舰船这样有限的物理空间内配备如此之多的通信电子设备，势必会使有限域内的电磁频率异常拥挤，舰船与舰船之间、设备与设备之间的潜在干扰将非常严重。若不慎重统一规划指配频率，轻则影响通信系统的整体效能，重则可使整个通信系统瘫痪。因此，如何提高舰船通信系统的可靠性已成为当今亟待解决的课题。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种无需申请频谱资源、无电磁干扰、信号传输的稳定性及可靠性高的基于光通信的舰船通信系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种基于光通信的舰船通信系统，其包括光信号发射装置及光信号接收装置，所述光信号发射装置用于将输入信号以光信号的形式向其它舰船发射出去；所述光信号接收装置用于接收其它舰船的光信号，并将所述光信号转换成人可识别的信号。进一步地，所述光信号是可见光或不可见光。进一步地，所述人可识别的信号是声音、文字或图像信号。进一步地，所述光信号发射装置包括信息输入模块、微处理器模块、调制模块、驱动模块和发光二极管阵列，所述微处理器模块用于接收信息输入模块传送过来的信息，并根据所述信息发送编码数据给所述调制模块；所述调制模块接收所述编码数据并将其转换为电平调制信号；所述驱动模块在电平调制信号的控制下驱动发光二极管发射含有信息的光信号。进一步地，所述光信号接收装置包括光电探测器、信号放大模块、解调模块及音频信号输出模块，所述光电探测器用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号；所述信号放大模块用于将所述光电探测器的输出信号进行放大；所述解调模块将所述信号放大模块输出的电信号还原成原始信号；所述音频信号出模块用于将所述原始信号以声音的形式播放出来。进一步地，所述光信号接收装置还包括用于汇聚光信号发射装置发出的光线至所述光电探测器的超材料面板，所述超材料面板包括多个核心层以及对称分布在所述核心层两侧的多个渐变层，每一核心层和每一渐变层均包括片状的基板和设置在所述基板上的多个人造金属微结构。进一步地，每一核心层的折射率分布均相同，每一核心层包括一个圆形区域和与所述圆形区域同心的多个环形区域，所述圆形区域和所述环形区域内折射率随着半径的增大从np连续减小到n0且相同半径处的折射率相同。进一步地，分布在所述核心层同一侧的每一渐变层均包括一个圆形区域和与所述圆形区域同心的多个环形区域，每一渐变层对应的所述圆形区域和所述环形区域内的折射率变化范围相同且随着半径的增大从其最大折射率连续减小到n0，相同半径处的折射率相同，两个相邻的渐变层的最大折射率表示为ni和ni+1，其中n0＜ni＜ni+1＜np，i为正整数，ni对应于距离所述核心层较远的渐变层。进一步地，每一核心层的所述多个人造金属微结构具有相同的几何形状，每一区域内人造金属微结构的尺寸随着半径的增大连续减小且相同半径处的人造金属微结构的尺寸相同。进一步地，每一渐变层的所述多个人造金属微结构具有相同的几何形状，每一区域内人造金属微结构的尺寸随着半径的增大连续减小且相同半径处的人造金属微结构的尺寸相同，且两个相邻的渐变层中距离所述核心层较远的渐变层对应的同一区域内相同半径处的人造金属微结构的尺寸较小。综上所述，本发明基于光通信的舰船通信系统通过将所述光信号发射装置和光信号接收装置的通信方式以光通信的方式进行，光通信无需申请频谱资源、无电磁干扰、信号传输的稳定性及可靠性高。附图说明图1是本发明基于光通信的舰船通信系统一种实施例的原理框图。图2是本发明超材料面板汇聚光线时的示意图。图3是图2所示的超材料面板的结构示意图。图4是核心层的折射率随半径变化的示意图。图5是渐变层的折射率随半径变化的示意图。图6是超材料面板的核心层在yz平面上的折射率分布图。图7是超材料面板的第i层渐变层在yz平面上的折射率分布图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述：请参阅图1，本发明基于光通信的舰船通信系统包括光信号发射装置及光信号接收装置，所述光信号发射装置用于将输入信号以光信号的形式向其它舰船发射出去。所述光信号接收装置用于接收其它舰船的光信号，并将所述光信号转换成人可识别的信号。所述光信号是可见光或不可见光，所述不可见光可以是红外线或紫外线等。所述人可识别的信号可以是声音、文字或图像信号的一种或多种。在本实施例中，所述光信号发射装置包括信息输入模块11、微处理器模块12、调制模块13、驱动模块14、发光二极管阵列15及聚光器件16。所述微处理器模块12用于接收信息输入模块11传送过来的信息，并根据所述信息进行编码，然后发送编码数据给所述调制模块13。所述调制模块13接收所述编码数据并将其转换为电平调制信号。所述驱动模块14在电平调制信号的控制下驱动发光二极管发射含有信息的光信号，即所述发光二极管不断闪灭，形成代表0和1的高频信号。所述聚光器件16用于收敛所述发光二极管阵列15发射的光束。所述信息输入模块11可为麦克风或触摸屏等，在本实施例中，其为麦克风，因而可用于传送音频信号。由于本发明可利用所述发光二极管阵列15在进行通信的同时，可用来提供照明，因而可提高资源利用效率。所述光信号接收装置包括聚光器件21、光电探测器22、信号放大模块23、解调模块24及音频信号输出模块25，所述聚光器件21用于收敛其它船舰船过来的光线至所述光电探测器22上。所述光电探测器22用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号。所述信号放大模块23用于将所述光电探测器22的输出信号进行放大。所述解调模块24将所述信号放大模块23输出的电信号还原成原始信号。所述音频信号输出模块25用于将所述原始信号以声音的形式播放出来，从而可实现船舰之间的通信。由于使用光进行通信，因此在电磁环境复杂的地方也不会对本发明产生影响。所述聚光器件(16，21)可为凸透镜或超材料面板，在本实施例中，其为超材料面板。超材料是一种以人造金属微结构302为基本单元并以特定方式进行空间排布、具有特殊电磁响应的新型材料，包括人造金属微结构302和供人造金属微结构302附着的基板301。人造金属微结构302为由至少一根金属丝组成的平面结构或立体结构，多个人造金属微结构302在基板301上阵列排布，每个人造金属微结构302以及其所附着的基板301所占部分即为一个超材料单元。基板301可为任何与人造金属微结构302不同的材料，这两种材料的叠加使每个超材料单元产生一个等效介电常数与磁导率，这两个物理参数分别对应了超材料单元的电场响应与磁场响应。超材料对电磁响应的特征是由人造金属微结构302的特征所决定，而人造金属微结构302的电磁响应很大程度上取决于其金属丝的图案所具有的拓扑特征和其几何尺寸。根据上述原理设计超材料空间中排列的每个人造金属微结构302的拓扑图形和几何尺寸，就可对超材料中每一点的电磁参数进行设置。图2示出了用作聚光器件16的超材料面板汇聚光线时的示意图，由于发光二极管发出的可见光信号为电磁波信号，所述超材料面板可用于将辐射源(发光二极管)发射发散的电磁波转换为平面波，即实现将发光二极管射出的发散的光信号进行收敛。作为公知常识我们可知，电磁波的折射率与成正比关系，当一束电磁波由一种介质传播到另外一种介质时，电磁波会发生折射，当物质内部的折射率分布非均匀时，电磁波就会向折射率比较大的位置偏折，通过设计超材料中每一点的电磁参数，就可对超材料的折射率分布进行调整，进而达到改变电磁波的传播路径的目的。根据上述原理可以通过设计超材料面板的折射率分布使从辐射源发出的球面波形式发散的电磁波转变成适于远距离传输的平面波形式的电磁波。图3是图2所示的超材料面板的结构示意图，超材料面板包括多个核心层以及对称分布在核心层两侧的多个渐变层，每一核心层和每一渐变层均包括片状的基板301和设置在基板301上的多个人造金属微结构302。每个人造金属微结构302以及其所附着的基板301所占部分即为一个超材料单元。超材料面板由多个超材料片层堆叠形成，这各个超材料片层之间等间距排列地组装，或两两片层之间直接前、后表面相粘合地连接成一体。具体实施时，超材料片层的数目可依据需求来进行设计。每个超材料片...