一种可见光通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及可见光通信领域，特别设及一种可见光通信系统。
【背景技术】
[0002] 可见光通信技术(Vis化Ie Li曲t Communication,VLC)是指利用可见光波段的光 作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方 式。L抓可见光通信是利用可见光发光二极管化ight血itting Diode，LED)比巧光灯和白 识灯切换速度快的特点，利用配备LED的室内外大型显示屏、照明设备、信号灯和汽车前尾 灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极 管等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。
[0003] 无论应用于室内还是室外的可见光Lm)通信系统，在其物理实现上均分为光信号 发射装置和光信号接收装置两部分。光信号发射装置包括:将信号源信号转换成便于光信 道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的Lm)可见光驱 动调制电路。光信号接收装置包括:能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原 成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出 电路。其中，该用于接收光信号的光学系统包括聚光器和滤光片。通过该滤光片可W将环境 中的杂质光信号去除。然而，现有的滤光片通常只能实现单带通滤光，即，仅允许一个波段 的光信号通过，信号利用率较低且不便于系统集成。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于提供一种信号利用率较高的可见光通信系统。
[0005] -种可见光通信系统，其包括:一光信号发射装置；W及一与该光信号发射装置配 合使用的光信号接收装置，且该光信号接收装置包括一滤光片;其特征在于，所述滤光片包 括:一基底;一设置于该基底表面的波导层，且该波导层的折射率大于所述基底的折射率； W及一设置于该波导层表面的金属光栅，且该金属光栅包括多个等间隔设置的金属条;其 中，所述滤光片的参数满足W下公式（1)-(3)从而使该滤光片可W实现两个或两个W上带 通滤光：
其中，ko表示真空中的波矢，e〇表示基底的介电常数，Cl表示波导层的介电常数，E2表 示该滤光片表面的介质的介电常数，n为常数，01。表示入射光信号的倾角，m为波导所支持的 模式数，h表示该波导层的厚度，Al和A2为入射光信号中不同波段的可见光中最长的两个波 长，曰1和曰2为A 1和A 2的权重，可W根据设计需要选择。
[0006] 进一步，所述基底的材料为二氧化娃、玻璃或石英，所述波导层的材料为二氧化铁 或五氧化二粗，所述金属光栅的材料为侣、银、铜或金。
[0007] 进一步，所述基底的材料为二氧化娃，所述波导层的材料为二氧化铁，所述金属光 栅的材料为侣。
[000引进一步，包括一设置于该波导层和该金属光栅之间的缓冲层，所述缓冲层的材料 需与基底材料一致。
[0009] 进一步，所述多个金属条为矩形且呈二维阵列排列。
[0010] 进一步，所述滤光片表面的介质为空气。
[0011] 进一步，所述光信号发射装置包括:一信号输入电路、一与该信号输入电路电连接 的信号调制电路W及一与该信号调制电路电连接的光源。
[001。 进一步，所述光源包括LED阵列W及与该LED阵列电连接的LE明E动模块。
[OOU] 进一步，所述LED阵列为RGBS色组合LED阵列或RGBA四色组合LED阵列或更多颜色 组合的L邸阵列。
[0014] 进一步，所述光信号接收装置还包括一聚光器、一与该滤光片连接的信号解调电 路W及一与该信号解调电路电连接的信号输出电路。
[0015] 本发明提出的制作方法优点为，由于该可见光通信系统的滤光片可W实现多带通 滤光，该可见光通信系统具有较高的信号利用率且便于集成。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的一个实施例的可见光通信系统的结构示意图。
[0017] 图2是本发明一个实施例的滤光片的立体结构示意图。
[001引图3是图2的滤光片沿线III-HI的剖视图。
[0019] 图4是本发明另一实施例的滤光片的立体结构示意图。
[0020] 图5是本发明另一实施例的滤光片种立体结构示意图。
[0021] 图6是实施例1所制备的滤光片的立体扫描电镜照片。
[0022] 图7是实施例1的滤光片的=带通滤光性能的设计目标和仿真结果的对比。
[0023] 图8是实施例1的滤光片的S带通滤光性能的仿真结果和实验结果的对比。
[0024] 图9是实施例2所制备的滤光片的俯视扫描电镜照片。
[0025] 图10是实施例2的滤光片的四带通滤光性能的设计目标和仿真结果的对比。
[0026] 图11是实施例2的滤光片的四带通滤光性能的仿真结果和实验结果的对比。
[0027] 图12是实施例3的滤光片的S带通滤光性能的仿真结果。
[0028] 图13是实施例4的滤光片的S带通滤光性能的仿真结果。
[0029] 图14是实施例5的滤光片的S带通滤光性能的仿真结果。
[0030] 图15是实施例6的滤光片的S带通滤光性能的仿真结果。
[0031] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0032] 下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的可W实现多带通滤光的滤光片W 及采用该滤光片的可见光通信系统作进一步的详细说明。本发明的可见光通信系统可W采 用实现巧光灯、白识灯或L邸灯等光源发出的可见光进行可见光通信。
[0033] 请参阅图1，本发明实施例提供的可见光通信系统10包括:一光信号发射装置12， W及一与该光信号发射装置12配合使用的光信号接收装置14。所述光信号发射装置12用于 将需要发射的信号调制到光载波并W光信号126的方式发射出去。所述光信号接收装置14 用于接收所述光信号发射装置12发射的光信号126,并将该接收到的光信号126转换为终 端，如电脑和手机等电子设备，可W识别的信号，例如电信号，并向终端输出。
[0034] 所述光信号发射装置12包括:一信号输入电路120、一与该信号输入电路120电连 接的信号调制电路122, W及一与该信号调制电路122电连接的光源124。所述信号输入电路 120用于接收外界输入的电信号，并将该电信号根据通信需求，编码成便于光信道传输的电 信号。所述信号调制电路1220用于接收来自该信号输入电路120的电信号并将该电信号变 化调制成光载波强度变化的电信号。所述光源124用于接收来自该信号调制电路122的电信 号并将该电信号变化转换为光信号126后发射出去。
[0035] 所述光信号接收装置14还包括:一滤光片140、一设置于该滤光片140-侧的聚光 器142、一设置于该滤光片140另一侧且与该滤光片140连接的信号解调电路144, W及一与 该信号解调电路144电连接的信号输出电路146。所述聚光器142用于收集光信号126并将收 集到的光信号126聚集到该滤光片140,从而使该光信号126通过该滤光片140过滤。所述滤 光片140用于将非通信波段的杂质光信号去除，并将过滤后的光信号126导入该信号解调电 路144。所述信号解调电路144用于将光信号126还原成电信号，并进行解调。所述信号输出 电路146用于接收来自该信号解调电路144的电信号，将该电信号转换成可W被终端识别的 信号并向终端输出。
[0036] 请进一步参阅图2-3,所述滤光片140包括:一基底1402、一设置于该基底1402表面 的波导层1404、W及一设置于该波导层1404表面的金属光栅1406。所述波导层1404的折射 率大于所述基底1402的折射率。
[0037] 所述基底1402的材料可W为二氧化娃、玻璃或石英。所述基底1402在可见光波段 的折射率为1.4~1.5。所述基底1402的形状、尺寸W及厚度不限，可W根据实际需要选择。
[0038] 所述波导层1404的材料可W为二氧化铁或五氧化二粗。所述波导层1404在可见光 波段的折射率为2.1~2.8。所述波导层1404的形状和尺寸不限，可W根据实际需要选择。优 选地，所述波导层1404将所述基底1402的表面全部覆盖。
[0039] 所述金属光栅1406包括多个等间隔设置的金属条。所述金属光栅1406的材料可W 为侣、银、铜或金等常见金属。参见图2和图4,所述金属光栅1406的多个金属条可W平行间 隔呈一维阵列排列设置。参见图5,所述金属光栅1406的多个金属条也可W呈二维阵列排 列。所述金属光栅1406的金属条的周期A为200纳米~400纳米，厚度d为10纳米~100纳米，占 空比f=w/ A为0. . 8，其中W为金属条的宽度。
[0040] 所述滤光片140的参数满足W下公式（1)-(3)从而使该滤光片140可W实现在指定 波长Al和A2处同时实现高透过率多带通滤光，其