光学设备的校准的制作方法_3

文档序号:9621340阅读:来源:国知局
器可以用于适当的测量以确定 耦合效率,例如用于功率测量。图4a示出了在每个模块中的信标15、25。信标用于由光束 19和29来指示模块的各自方位。由检测器11、21执行的测量可以,在参数空间中,与距离 有关,与具有高斯依赖性的完美校准有关。这个测量在应用于每个参数的频率处也具有傅 里叶成分。那些成分与作为参数的函数的高斯的一阶导数成比例。其它傅里叶成分将出现 在倍频和和频处。那些分别与二阶和交叉导数成比例。
[0051] 可以通过传送模块将振荡应用于信标。可替代地,或另外,可以在接收模块中将振 荡应用在信标上。振荡可以通过使在中心信标15、25周围的若干辅助信标16、26被周期性 地开启来模拟。在图4b上示出了辅助信标16、26的示例。
[0052] 还可以借助于在主检测器周围的辅助检测器来获得该信息。也可能的是,由回射 器来替换信标,该回射器可以由将执行测量的相同模块来照明。这使得每个模块能够在完 全自治的方式中进行操作。
[0053] 图5a不出了两个相反传播光束19和29被传送通过模块10和20的各自孔径12 和22。一旦粗校准充分地高级以便每个模块的主要发射器17、27产生光束,该光束被完全 传送通过另一个模块的孔径12、22,则可以执行更准确的校准。替代使用针对此的发散信 标,有可能的是使用将用于信息通道的主要发射器17、27和接收器12、21。在图5a中由光 束13和23示出了这种情况。还可能的是使用发射器/接收器,该发射器/接收器在与主 要光学模式相同的光学模式中进行发射/接收。可以通过控制视野和光束的方向的参数的 振荡,以与粗校准类似的方式来执行允许适当调节的计算的测量。
[0054] 可替代地,或另外,辅助发射器可以用于模拟振荡。在图5b上示出了辅助发射器 18、28〇
[0055] 两种不同方法的组合也可以是有益的。组合可以用于每个校准阶段。这可以非常 特别地针对二阶导数的测量,因为这些可以基于弱信号。例如,有可能的是开启一个辅助信 标,进行振荡测量(一阶导数)以及然后使用另一个信标来重复该操作。然后可以提供在 两个一阶导数之间的微分,以便获得二阶导数。
[0056] 可以基于针对每个自由度所需要的计算的位移来调节操纵和聚焦。使用信标的粗 校准步骤,和精细校准步骤两者可以使用相同的计算以调节参数。差别在于信号依赖于在 粗校准中三个参数以及在第二校准中六个参数。
[0057] 与六个自由度有关的参数在本文中被称为XA、YA、Z A、XB、YjP Z B。X和Y对应于与 方向有关的自由度,以及Z对应于聚焦。在在三个方向中移动的透镜用于操纵和聚焦的情 况下,光束X、Y和Z可以对应于在空间中透镜的坐标。然而,X和Y可以是与光束的仰角和 方位角线性相关(在第一近似中)的任何参数,以及Ζ可以是调节焦距的任何参数。与参 数调节相比,设备10和20的相对运动在本文中被认为是慢速的。光束在本文中被认为是 高斯的,即使所提出的方法能够适应与这个构思偏离的形状。
[0058] 首先,增加光学模式的发散度,直到检测到某一信号。随后,例如,如在下面的理论 中解释的,方向被优化。然后,减少发散度,以及方向优化迭代再次开始。
[0059] 在图6的流程图中详细地示出了在模块中的一个模块中的这个序列。操作从60 开始,在此之后,在61处,信标被开启。如果在62处没有检测到来自另一个设备的信号,则 在63处,可以执行稍微的散焦,以及操作经由61返回到62。当检测到信号时,操作移动到 沿着在图4b中示出的线的近似校准状态,在64处,方向参数的振荡被开启。在65处,测量 傅里叶成分,在此之后,在66处,可以执行计算和参数调节。当信号已经到达预定水平和/ 或针对若干迭代没有改进时,在67处可以确定的是,第一校准迭代阶段完成以及该过程可 以移动到步骤69,在步骤69中,进行第二、更准确的校准迭代。如果否,则在68处进行稍微 散焦,以及该过程返回到65。
[0060] 在69处,信标被关闭,以及发射器被开启。在70处,测量傅里叶成分,在此之后, 在71处,可以执行计算和参数调节。在72处,可以确定信号是否已经到达预定水平和/或 是否针对若干预定义次数的迭代而没有改进。如果否,则在73处进行稍微散焦,以及该过 程返回到70。如果是,则可以确定的是,第二校准迭代阶段完成以及该过程可以移动到步骤 74,在步骤74中,当另一个模块也准备好时,光链路的通信可以开始。
[0061] 下面论述以上示例的潜在的一些通用理论。一般而言,作为方向参数(XA、Y A、XBS YB)中的一个方向参数的函数的所检测的功率可以被认为是近似高斯的。例如,针对改变 χΑ,以及所有其它参数保持不变,功率可以被表示为:
[0063] XA。、f和〇是未知的,因为它们依赖于设备A和B的相对方位和定向。XA、YA、Z A、 XB、YjP Z B是已知的应用的参数(电压、电流…)。它们控制的实际光束的方向和发散度将 被认为是那些参数的线性的但是未知的函数。
[0064] 考虑系数
针对高斯光束
[0066] 这合宜地与需要在XA上应用的变化成比例,以便最大化功率并且与其它方向参数 无关。
[0067] 通过至其它参数的扩展,它可以被定义
[0068] F = (FXA,FYA,FXB,FYB)和
[0069] V = (XA,YA,XB,YB)
[0070] 如下,参数向量V的变化诱导在F中的变化:
[0073] 在大多数情况下,非对角项等于零(例如,如果光束是具有圆柱对称性的高斯的, 以及由V控制的方向是正交的)。
[0074] 当F = 0时,功率P被最大化,因此F必须由Δ F = -F来改变。
[0075] 用于获得这个结果的参数的变化是Δ V = -J中。
[0076] 针对完美地高斯的、无噪声的、静态光束,可以在一个步骤中执行优化。实际上,这 可能要求若干迭代。
[0077] 为了执行这个计算,从测量来获得若干值:
[0081] -旦功率和相对于不同方向参数的它的一阶和二阶导数是已知的,则有可能的是 在一个步骤中计算将使功率最大化的参数集。
[0082] 如在以下所检测的功率的泰勒展开中所示出的,针对每个参数应用具有不同频率 的振荡成分使得能够得到来自不同傅里叶成分的那些导数:
[0083]
[0084] 可以看出的是,每个傅里叶成分的幅度与给定导数成比例。
[0085] 在图中,表示了系统,其中可以通过移动透镜来进行操纵,但是本文中所描述的原 理可以适应于所有类型的实现方式。此外,允许至/来自相同方向的发射/接收的分束器 被示出在它们的自由空间版本中,但是这可以在集成的光学平台上来实现。
[0086] 每个自由度可以通过与上述不同的技术来解决。感兴趣地,可以通过在三维(3D) 中移动准直透镜或通过相控阵立刻解决三个自由度。
[0087] 根据一个示例,提供了用于对设备(例如,手持型或以其他方式的移动设备)进行 控制以提供各种实施例的适当装置或构件。
[0088] 根据一个实施例,用于对设备的光学组件进行调节的装置可以包括:用于确定作 为用于光学组件的操纵功能的控制的参数的函数的光学组件的耦合效率的至少一个导数 的构件,其中至少一个振荡成分被诱导到参数中,以及用于基于所确定的至少一个导数来 确定光学组件的调节的构件。
[0089] 根据另一个实施例,用于对设备的光学组件的调节进行协助的装置可以包括:在 第二设备中,用于将至少一个振荡成分诱导到将由该设备使用的针对所述光学组件的操纵 功能的控制的参数中以使得能够基于作为参数的函数的光学组件的耦合效率的所确定的 至少一个导数,确定光学组件的调节的构件。
[0090] 还提供了用于基于所确定的调节来调节光学组件的方位的构件。用于确定和调节 的构件可以迭代地执行确定和调节直到实现光学信号的预定质量。
[0091] 用于调节的构件可以提供不同准确水平的至少两个
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