一种折-反射抛物面透镜接收元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种折-反射抛物面透镜接收元件，属于集成化的实现室内可见光高速通信的终端接收设备技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，随着固态照明的迅猛发展，发光二极管(LED)将成为未来的主导光源，而基于白光LED的室内可见光通信已引起广泛关注，然而，室内高速可见光通信受限于LED的调制带宽。多入多出(Multiple-1nput Multiple-Output，ΜΙΜΟ)技术是实现高速可见光通信的另一种有效方案。一方面，室内照明器件包含多个白光LED，它们可以作为信号发射阵列。另一方面，ΜΠΚ)技术不需要额外的功率或者带宽从而实现高通信容量。然而，由于可见光通信系统采用强度调制和直接检测(IM/DD)，信道矩阵各元素之间的相关度非常高，这严重影响了系统性能。基于ΜΜ0技术的室内可见光通信系统可分为非成像系统和成像系统。非成像系统采用直接探测，而成像系统在接收端利用透镜成像原理将来自不同方向的信号分开。2013年牛津大学的Lubin Zeng等人提出了接收端采用凸透镜接收的ΜΜ0可见光通信系统结构。但是，较小的视场以及接收端来自不同LED信号间的串扰限制了系统的性能。于是，2013年墨尔本大学的T.Q.Wang等人提出了在接收端利用半球形透镜作为集光元件，从而使系统拥有较大的视场，并且能更好地将探测器上来自不同LED的信号分开。但是，半球形透镜并不能全方位接收信号，探测器上的像尺寸偏大且发生重叠，这严重影响系统的接受性能和信号恢复效率。另外，基于该结构的接收机体积较大，不利于接收端的集成。
【实用新型内容】
[0003]为解决现有技术中某些接收元件尺寸过大，以及进一步提高室内可见光通信系统的性能，本实用新型提出了一种折-反射抛物面透镜接收元件，使可见光通信系统接收端的光斑信号分开，提高接收端信号恢复效率，透镜精巧的结构更利于接收端的集成。
[0004]本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案:
[0005]—种折-反射抛物面透镜接收元件，包括抛物面透镜和探测器，探测器放置在抛物面透镜焦平面，探测器面向抛物面透镜内部。
[0006]所述抛物面透镜的底部抛物面镀有不透光反射涂层。
[0007]所述抛物面透镜材料选取折射率为1.5的玻璃。
[0008]所述探测器为半径7mm的四象限圆形探测器。
[0009]所述探测器的型号为QP154-Q。
[0010]本实用新型的有益效果如下:
[0011]1、本实用新型一方面对单个方向光线的集光作用显著，另一方面能将来自不同方向的光信号在探测器上进行分离，同时增大了接收视场。
[0012]2、本实用新型结构简单、利于集成，可以进一步集成化搭载在室内可见光通信系统接收端。
【附图说明】
[0013]图1是折-反射抛物面透镜接收元件结构示意图，其中:1-1为探测器；1_2为折-反射抛物面透镜。
[0014]图2是折-反射抛物面透镜接收元件俯视图，其中:2-1为折-反射抛物面透镜；
2-2为探测器。
[0015]图3是折-反射抛物面透镜接收元件光路图，其中:3-1为入射光线；3_2为折-反射抛物面透镜底部。
[0016]图4是将抛物面透镜接收元件放在标准室内中央时，光电探测器上四个象限的光斑分布。每个独立光斑的光能量来自单个LED，实现信号分离。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明创造做进一步详细说明。
[0018]折-反射抛物面透镜接收元件如图1所示，包括折-反射抛物面透镜(1-2)以及圆形象限光电探测器(1-1/2-2)。如图2所示，光电探测器安置在抛物面透镜焦平面中心，探测面朝向透镜内部。
[0019]为了具体实现折-反射抛物面透镜接收元件的功能，首先，建立一个基于Μ頂0技术的4X4室内可见光通信系统标准房间模型，房间大小为5mX5mX2.5m，四个LED灯安置在房间天花板上，每个LED灯距离最近的墙边lm，折-反射抛物面透镜接收元件平放在距离天花板下方2.5m的室内中央。
[0020]抛物面透镜材料可以选取折射率为1.5的玻璃，入瞳直径40mm，厚度10mm，底部顶点曲率半径为20mm，按照抛物面方程X2+ Y 2 — 40Z 一 400 = 0磨制抛物面透镜，再将透镜底部曲面镀上不透光反射薄膜。光电探测器选用半径7_的四象限圆形探测器，型号为QP154-Q。光电探测器置于抛物面透镜焦平面中心，与抛物面透镜焦平面紧密贴合，探测面朝向透镜内部。光信号从透镜焦平面进入透镜内部，经由底部反射后会聚到探测器上。
[0021]图3是折-反射抛物面透镜接收元件光路图，来自不同LED的入射光线(3-1)折射进入透镜内部，经折-反射抛物面透镜底部(3-2)反射后到达抛物面透镜焦平面上的光电探测器探测面。结果如图4所示，来自不同LED的光线分别被会聚到四个探测象限，相邻两个光斑的间距为6.3mm，实现了对光信号的分离。
[0022]以上仅为本实用新型的优选实例，并不用于限制本实用新型。
【主权项】
1.一种折-反射抛物面透镜接收元件，其特征在于包括抛物面透镜和探测器，探测器放置在抛物面透镜焦平面，探测器面向抛物面透镜内部。2.根据权利要求1所述的一种折-反射抛物面透镜接收元件，其特征在于所述抛物面透镜的底部抛物面镀有不透光反射涂层。3.根据权利要求1所述的一种折-反射抛物面透镜接收元件，其特征在于抛物面透镜材料选取折射率为1.5的玻璃。4.根据权利要求1所述的一种折-反射抛物面透镜接收元件，其特征在于所述探测器为半径7_的四象限圆形探测器。5.根据权利要求1所述的一种折-反射抛物面透镜接收元件，其特征在于所述探测器的型号为QP154-Q。
【专利摘要】本实用新型涉及一种折-反射抛物面透镜接收元件，属于集成化的实现室内可见光高速通信的终端接收设备技术领域。该接收元件包括抛物面透镜和探测器，探测器放置在抛物面透镜焦平面，探测器面向抛物面透镜内部。所述抛物面透镜的底部抛物面镀有不透光反射涂层。本实用新型优点在于：结构简单，能实现光信号的分离。
【IPC分类】G02B3/00, H04B10/60
【公开号】CN205051698
【申请号】CN201520795519
【发明人】梁忠诚, 杨婷婷, 居秋琦, 刘学明
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月15日