光通信系统及光通信组件的制作方法

本发明涉及无线光通信接口技术领域，特别是涉及一种光通信系统及光通信组件。

背景技术：

随着计算机技术的迅猛发展，计算机与外设的互联互通与高速化成为制约系统性能的瓶颈。目前常用的通信接口包括有线和无线两大类，其中，有线通信接口包括pci、isa、usb等，无线通信接口包括蓝牙、irda、wifi等。

其中，以usb为例的有线通信接口：一种采用传统的铜质电缆及接插件，另一种采用单模光纤及可插拔式光纤接口。由于需要频繁的插拔，采用金属接插件常会出现接口接触不良，造成信号质量下降甚至通信中断；可插拔式光纤接口的端面也容易出现磨损、污染等问题，进而使其接收信号的质量下降，造成光纤接口usb的普及困难。

此外，以红外、蓝牙为代表的无线接口虽克服了usb接口的易磨损造成通信信号质量下降的问题，但其通信速率低，不能满足高清数字视频等高质量、高速率信息传递的需求。

技术实现要素：

本发明提供一种光通信系统及光通信组件，能够实现无线光学usb接口的高速传输性能。

本发明采用的一个技术方案是：提供一种光通信系统及光通信组件，所述光通信系统包括：依序耦接的第一usb接口控制电路、第一光发射器件、第一光线准直器；以及依序耦接的第二usb接口控制电路、第一光接收器件、第二光线准直器；其中，所述第一usb接口控制电路将来自第一主机的第一并行数据转换为第一串行数据，所述第一光发射器件用于调制所述第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线，所述第一光线通过所述第一光线准直器后输出第一准直光束；所述第一准直光束通过所述第二光线准直器后输出所述第一光线，所述第一光接收器件用于解调所述第一光线并进行光电转换后输出所述第一串行数据，所述第二usb接口控制电路将所述第一串行数据转换为第一并行数据并发送至第二主机。

其中，所述光通信系统进一步包括：第二光接收器件，耦合于所述第一usb接口控制电路和所述第一光线准直器之间；第一波分复用元件，耦合于所述第一光发射器件和所述第一光线准直器之间，同时耦合于所述第二光接收器件和所述第一光线准直器之间，用于透射所述第一光线，并将来自所述第一光线准直器的第二光线反射至所述第二光接收器件。

其中，所述第一波分复用元件以45度倾斜设置于所述第一光发射器件与所述第一光线准直器之间；所述第一光线及所述第二光线为红外光及可见光中的一种。

其中，所述光通信系统进一步包括：第一透镜组，耦合于所述第一光发射器件和所述第一波分复用元件之间；第二透镜组，耦合于所述第二光接收器件和所述第一波分复用元件之间；所述第一透镜组及所述第二透镜组分别用于将所述第一光线及所述第二光线进行光束整形。

其中，所述光通信系统进一步包括：第二光发射器件，耦合于所述第二usb接口控制电路和所述第二光线准直器之间；第二波分复用元件，耦合于所述第二光发射器件和所述第二光线准直器之间，同时耦合于所述第一光接收器件和所述第二光线准直器之间，用于透射第二光线，并将来自所述第二光线准直器的所述第一光线反射至所述第一光接收器件。

其中，所述第二波分复用元件以45度倾斜设置于所述第二光发射器件与所述第二光线准直器之间；所述第一光线及所述第二光线为红外光及可见光中的一种。

其中，所述光通信系统进一步包括：第三透镜组，耦合于所述第二光发射器件和所述第二波分复用元件之间；第四透镜组，耦合于所述第一光接收器件和所述第二波分复用元件之间；所述第三透镜组及所述第四透镜组分别用于将所述第一光线及所述第二光线进行光束整形。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光通信组件，包括：依序耦接的第一usb接口控制电路、第一光发射器件、第一光线准直器；其中，所述第一usb接口控制电路将来自第一主机的第一并行数据转换为第一串行数据，所述第一光发射器件用于调制所述第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线，所述第一光线通过所述第一光线准直器后输出第一准直光束。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光通信组件，包括：依序耦接的第一usb接口控制电路、第一光发射器件、第一光线准直器，包括：依序耦接的第一usb接口控制电路、第一光发射器件、第一光线准直器；其中，所述第一usb接口用于外接于电子设备的第二usb端口，所述第一usb接口接收来自所述第二usb端口的第一串行数据，所述第一光发射器件用于调制所述第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线，所述第一光线通过所述第一光线准直器后输出第一准直光束。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一技术方案是：提供一种光通信组件，包括：依序耦接的第一usb接口控制电路、第一光发射器件、第一光线准直器，包括：依序耦接的第二usb接口控制电路、第一光接收器件、第二光线准直器；其中，所述第一准直光束通过所述第二光线准直器后输出所述第一光线，所述第一光接收器件用于解调所述第一光线并进行光电转换后输出所述第一串行数据，所述第二usb接口控制电路将所述第一串行数据转换为第一并行数据并发送至第二主机。

本发明的有益效果是：提供一种光通信系统及光通信组件，通过在将载有通用串行总线协议的usb信号调制到无线光载波上从而实现无线光学usb接口的高速传输性能，同时还避免了传统usb电接口金属接触插拔机械磨损和光纤接口易磨损造成的信息传递质量下降的问题以及电信号在传输过程中电磁干扰的问题。

附图说明

图1是本发明光通信系统一实施方式的结构示意图；

图2是本发明第一合波/分波系统一实施方式的结构示意图；

图3是本发明第二合波/分波系统一实施方式的结构示意图；

图4是本发明光通信组件一实施方式的结构示意图；

图5是本发明光通信组件另一实施方式的结构示意图；

图6是本发明光通信组件又一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明光通信系统一实施方式的结构示意图。如图1所示，该光通信系统10包括依序耦接的第一usb接口控制电路11、第一光发射器件12以及第一光线准直器13。

其中，第一usb接口控制电路11将来自第一主机的第一并行数据转换为第一串行数据。具体地，第一主机cpu的并行数据i/o接口与第一usb接口控制电路11的对应接口相互连接，第一usb接口控制电路11中的控制芯片按照usb协议实现通信并完成数据的串并变换。在其它实施例中，该第一usb接口控制电路11也可以内嵌于计算机主板及照明灯具中。

可选地，第一光发射器件12用于调制第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线。具体地，该第一光发射器件12一般由输入接口、光源、驱动电路、监控电路及控制电路(均图未示)等构成。其中，该第一光发射器件12所采用的光源可以为包括但不限于红外发光二极管(led)、红外半导体激光器(ld)、可见光半导体激光器(ld)及可见光发光二极管(led)中的一种。在本发明一应用场景中，该第一光发射器件12所采用的光源为红外半导体激光器(ld)。

在具体实施例中，当第一usb接口控制电路11将来自第一主机的第一并行数据转换为第一串行数据后，该第一光发射器件12将该第一串行数据进行调制。具体地，将该第一串行数据加载到由所述可见光ld发出的第一光线中，即实现从电信号到光信号的转换，且该第一光线即为载波。

可选地，第一光线通过第一光线准直器13后输出第一准直光束。在具体实施例中，由可见光ld、可见光led等光源发出的光线具有几度到几十度不等的发散角度，为保证其定位的准确性，需要将其通过第一光线准直器13来降低其发散角度。

进一步地，该光通信系统10还包括第二光接收器件14以及第一光合波/分波器15。

其中，该第二光接收器件14耦合于第一usb接口控制电路11和第一光线准直器13之间。具体地，该第二光接收器件14用于解调来自第一光线准直器13的第二光线并输出第二串行数据，即实现由光信号到电信号的转换。进一步地，该第二光接收器件14通常由光电检测级，电信号放大级，电调衰减器，电调均衡器，agc电路，输出放大器以及电源部分等(均图未示)组成。且在本申请中，该第二光接收器件14可以为采用红外效应、可见光响应的pin-tia组件及主放大电路等，且其作用都是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件。

进一步地，第一光合波/分波器15耦合于第一光发射器件12和第一光线准直器13之间，同时耦合于第二光接收器件14和第一光线准直器13之间，用于透射第一光线，并将来自第一光线准直器13的第二光线反射至第二光接收器件14。

请一并参阅图2，图2为本发明第一光合波/分波系统一实施方式的结构示意图。具体地，第一光合波/分波系统由第一光合波/分波器15以及第一光线准直器13集成。其中，合波系统用于将第一光线和第二光线反射至同一光轴的光路中。分波系统用于将该光通信系统10中同光轴混合在一起的第一光线和第二光线区分开来，方便使用。

进一步地，该第一光合波/分波器15以45度倾斜设置于第一光发射器件12与第一光线准直器13之间，且所述第一光合波/分波器15上设置有光子膜层，该光子膜层对第一光线具有透射作用，对第二光线具有反射作用。在本发明一应用场景中，第一光发射器件12所采用的光源为红外半导体激光器(ld)，故第一光线为红外光，相应地来自第一光线准直器13的第二光线为可见光。

请继续参阅图2，在具体实施例中，第一光发射器12发出的第一光线，即红外光透过该第一光合波/分波器15后进入第一光线准直器13准直后输出第一准直光束。相应地，当通过第一光线准直器13的第二光线，即可见光入射到该第一光合波/分波器15后，因光子膜层对其有反射作用，故当可见光平行入射到该第一光合波/分波器15后会被垂直反射到第二光接收器件14上，由第二光接收器件14进行由光信号到电信号的转换。在其它实施例中，也可采用偏振分束器完成光束的合波与分波。

此外，在具体实施例中，因半导体激光器阵列在快、慢轴方向具有不同的束腰位置和大小，直接输出的是在两个方向具有不同发散角的像散光束，光束质量不高，因此需要对该第一光线进行光束整形。故可选地，该光通信系统10进一步包括：第一透镜组16以及第二透镜组17。

其中，所述第一透镜组16耦合于第一光发射器件13和第一光合波/分波器15之间，进一步用于对第一光线进行光束整形。

可选地，第二透镜组17耦合于第二光接收器件14和第一光合波/分波器15之间，具体用于对第二光线进行光束整形。

需要说明的是，上述实施方式仅是将来自第一主机的第一并行数据进行光电转换为第一光线，在经过第一透镜组及第一光合波/分波器后到达第一光准直器件输出第一准直光束并没有进入到第二主机的外设系统。

请进一步参阅图1，该光通信系统10还包括依序耦接的第二usb接口控制电路11a、第一光接收器件14a以及第二光线准直器13a。

其中，第二光线准直器13a接收由第一光线准直器13输出的第一准直光束，经第二光线准直器13a准直后输出第一光线。其中，第二光线准直器13a所起的作用和上述第一光线准直器13的作用相似，即为保证其定位的准确性以及降低光线的发散角度。

可选地，第一光接收器件14a用于解调第一光线并输出第一串行数据，即实现由光信号到电信号的转换。进一步地，该第一光接收器件14a通常由光电检测级，电信号放大级，电调衰减器，电调均衡器，agc电路，输出放大器以及电源部分等组成。且在本申请中，该第一光接收器件14a可以为可见光响应的pin-tia组件及主放大电路等，且其作用都是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件。

可选地，该第二usb接口控制电路11a将第一串行数据转换为第一并行数据并发送至第二主机。具体地，该第二usb接口控制电路11a的对应接口与第一主机cpu的并行数据i/o接口连接，第二usb接口控制电路11a中的控制芯片按照usb协议实现通信并完成数据的串并变换，并将第一并行数据发送至第二主机。在其它实施例中，该第二usb接口控制电路11a也可以内嵌于计算机主板及照明灯具中。

进一步地，该光通信系统10还包括：第二光发射器件12a以及第二光合波/分波器15a。

其中，第二光发射器件12a耦合于第二usb接口控制电路11a和第二光线准直器13a之间。具体地，该第二光发射器件12a用于调制第二串行数据并进行光电转换后输出第二光线。具体地，该第二光发射器件12a一般由输入接口、光源、驱动电路、监控电路及控制电路等构成。其中，该第二光发射器件12a所采用的光源可以为包括但不限于可见光半导体激光器(ld)及可见光发光二极管(led)中的一种。在本发明一应用场景中，该第二光发射器件12a所采用的光源为可见光半导体激光器(ld)。

在具体实施例中，当第二usb接口控制电路11a将来自第二主机的第二并行数据转换为第二串行数据后，该第二光发射器件12a将该第二串行数据进行调制。具体地，将该第二串行数据加载到由所述可见光ld发出的第二光线中，即实现从电信号到光信号的转换，且该第二光线即为载波。

请一并参阅图3，图3为本发明第二合波/分波系统一实施方式的结构示意图。如图所示，第二光合波/分波器15a耦合于第二光发射器件12a和第二光线准直器13a之间，同时耦合于第一光接收器件14a和第二光线准直器13a之间，用于透射第二光线，并将来自第二光线准直器13a的第一光线反射至第一光接收器件14a。且该第二合波/分波系统由第二光合波/分波器15a与第二光线准直器13a集成。

进一步地，该第二光合波/分波器15a以45度倾斜设置于第二光发射器件12与第二光线准直器13a之间，且第二光合波/分波器15a上设置有光子膜层，该光子膜层对第二光线具有透射作用，对第一光线具有反射作用。在本发明一应用场景中，第二光发射器件12a所采用的光源为可见光半导体激光器(ld)，故第二光线为可见光，相应地来自第二光线准直器13a的第一光线为红外光。

在具体实施例中，第二光发射器12a发出的第二光线，即可见光透过该第二光合波/分波器15a后进入第二光线准直器13a准直后输出第二准直光束。相应地，当通过第二光线准直器13a的第一光线，即红外光入射到该第二光合波/分波器15a后，因光子膜层对其有反射作用，故当红外光平行入射到该第二光合波/分波器15a后会被垂直反射到第一光接收器件14a上，由第一光接收器件14a进行由光信号到电信号的转换。在其它实施例中，也可采用偏振分束器完成光束的合波与分波。

此外，在具体实施例中，因半导体激光器阵列在快、慢轴方向具有不同的束腰位置和大小，直接输出的是在两个方向具有不同发散角的像散光束，光束质量不高，因此需要对该第一光线进行光束整形。故该光通信系统10进一步包括：第三透镜组16a以及第四透镜组17a。

其中，所述第三透镜组16a耦合于第一光发射器件13a和第一光合波/分波器15a之间，进一步用于对第一光线进行光束整形。

可选地，第四透镜组17a耦合于第二光接收器件14a和第一光合波/分波器15a之间，具体用于对第二光线进行光束整形。

上述实施方式中，通过将载有通用串行总线协议的usb信号调制到无线光载波上从而实现无线光学usb接口的高速传输性能，同时还避免了传统usb电接口金属接触插拔机械磨损和光纤接口易磨损造成的信息传递质量下降的问题以及电信号在传输过程中电磁干扰的问题，且该光通信系统连接简单，即放即用。

请参阅图4，图4为本发明光通信组件一实施方式的结构示意图。如图所示，该光通信组件20包括：依序耦接的第一usb接口控制电路21、第一光发射器件22、第一光线准直器23。

其中，第一usb接口控制电路21将来自第一主机的第一并行数据转换为第一串行数据，第一光发射器件22用于调制第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线，第一光线通过第一光线准直器23后输出第一准直光束。

其中，该光通信组件20还可以进一步包括：第二光接收器件24、第一光合波/分波器25、第一透镜组26以及第二透镜组27。

其中，第二光接收器件24耦合于第一usb接口控制电路21和第一光线准直器23之间，用于实现由光信号到电信号的转换。

可选地，第一光合波/分波器25耦合于第一光发射器件22和第一光线准直器23之间，同时耦合于第二光接收器件24和第一光线准直器23之间，用于透射第一光线，并将来自第一光线准直器23的第二光线反射至第二光接收器件24。

可选地，第一透镜组26以及第二透镜组27分别用于对第一光线及第二光线进行光束整形。

需要说明的是，上述光通信组件的中各元件的具体实施方式可以参照上文描述，此处不再赘述。进一步地，可以将该光通信组件内嵌于计算机主板，实现与具有usb无线光接口的外设之间的近距离数据互连互通。在其它实施例中，也可以将该光通信组件内嵌于照明灯具，实现与具有usb无线光接口的计算机、外设等设备的远距离数据互连互通。

请参阅图5，图5为本发明光通信组件另一实施方式的结构示意图。如图所示，该光通信组件30包括：依序耦接的第二usb接口控制电路31、第一光接收器件32以及第二光线准直器33。

其中，第一准直光束通过第二光线准直器33后输出第一光线，第一光接收器件32用于解调第一光线并进行光电转换后输出第一串行数据，第二usb接口控制电路32将第一串行数据转换为第一并行数据并发送至第二主机。

其中，该光通信组件30还可以进一步包括：第二光发射器件34、第二光合波/分波器35、第三透镜组36以及第四透镜组37。

其中，第二光发射器件34耦合于第二usb接口控制电路31和第二光线准直器33之间，用于调制第二串行数据并进行光电转换后输出第二光线。

可选地，第二光合波/分波器35耦合于第二光发射器件34和第二光线准直器33之间，同时耦合于第一光接收器件32和第二光线准直器33之间，用于透射第二光线，并将来自第二光线准直器33的第一光线反射至第一光接收器件32。

可选地，第三透镜组36以及第四透镜组37分别用于对第一光线及第二光线进行光束整形。

需要说明的是，上述光通信组件的中各元件的具体实施方式可以参照上文描述，此处不再赘述。进一步地，可以将该光通信组件内嵌于计算机主板，实现与具有usb无线光接口的外设之间的近距离数据互连互通。在其它实施例中，也可以将该光通信组件内嵌于照明灯具，实现与具有usb无线光接口的计算机、外设等设备的远距离数据互连互通。

请参阅图6，图6为本发明光通信组件另一实施方式的结构示意图。如图所示，该光通信组件40包括：依序耦接的第一usb接口41、第一光发射器件42以及第一光线准直器43。

其中，第一usb接口41用于外接于电子设备的第二usb端口，且该第一usb接口41接收来自第二usb端口的第一串行数据，第一光发射器件42用于调制第一串行数据并进行光电转换后输出第一光线，第一光线通过第一光线准直器43后输出第一准直光束。

进一步地，该光通信组件40还可以包括：第二光接收器件44、第一光合波/分波器45、第一透镜组46以及第二透镜组47。

可选地，第一光合波/分波器45耦合于第一光发射器件42和第一光线准直器43之间，同时耦合于第二光接收器件44和第一光线准直器43之间，用于透射第一光线，并将来自第一光线准直器43的第二光线反射至第二光接收器件44。

可选地，第一透镜组46以及第二透镜组47分别用于对第一光线及第二光线进行光束整形。

需要说明的是，本发明光通信组件40的具体实施方式可参照上文的详细描述，此处不再重复赘述。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提供一种光通信系统及光通信组件，通过将载有通用串行总线协议的usb信号调制到无线光载波上从而实现无线光学usb接口的高速传输性能，同时还避免了传统usb电接口金属接触插拔机械磨损和光纤接口易磨损造成的信息传递质量下降的问题以及电信号在传输过程中电磁干扰的问题。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。