自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法

摘要

自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法，将一种具有物理特性可调的光衰减介质(3)置于光学接收的光路中，当控制系统中的接收器(4)所接收到的光功率超出一个预定的量时，控制装置(7)将通过改变处于光学接收天线(2)与接收器之间光路上的所述光衰减介质的物理特征，由此改变通过所述光衰减介质光束的总功率强度，使入射到接收器的光功率保持在允许量范围内，利用该光衰减介质在光路上的可变物理特性，通过物理尺寸或位置的变化，限制光学接收天线输出至接收器的光束立体角的大小，实现接收光功率的自动控制。该方法不改变光学接收天线与接收器端面的相对位置，无需改变光学天线上光束的大小、方向、位置，保证系统机构的稳定。

说明书

技术领域：

本发明涉及用于自由空间光通信中接收光功率的自动控制方法，属于自由空间光通信网络设计的技术领域。

背景技术：

自由空间光通信能够作为特定场合下有线或无线通信的替换方式。例如，服务商可以方便灵活地提供快速部署此种通信系统以满足客户需求，而无需考虑常规有线或无线通信系统部署所遇到的困难。

自由空间光通信特别适合传输数据信号，但不排除用于模拟信号的传输。

自由空间光通信遇到的主要问题之一是光信号在传输过程中受诸多因素影响产生衰减变化。例如，气象，距离等因素。为满足通信质量，自由空间光通信系统的接收光信号功率有很大的动态变化，而强的光信号功率会引起接收电路产生饱和失真，阻碍通信系统的正常工作。已公布的控制接收光信号功率的方法有：通过调整发射光功率、调整光束大小来实现。

为保证自由空间光通信系统的光信号在传输过程中受气象和距离等条件的影响时，系统具有电信级的可靠性，系统需要具有抗大幅度光衰减变化的能力，现有的电路不能满足，需要一种相对简单易行的解决方案。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法，采用改变光衰减介质物理特性的方法解决自由空间光通信系统中光信号强度变化的问题；不改变光学接收天线与接收器端面的相对位置，无需改变光学天线上光束的大小、方向、位置，保证系统机构的稳定。

技术方案：本发明是利用在光学天线与接收器之间的光路中插入介质，并通过改变该介质物理特性实现：入射到接收器上的光功率在传输过程中不受大气(通道)衰减变化的影响始终处于允许的范围内。

本发明的自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法是将一种具有物理特性可调的光衰减介质置于光学接收的光路中，当控制系统中的接收器所接收到的光功率超出一个预定的量时，控制装置将通过改变处于光学接收天线与接收器之间光路上的所述光衰减介质的物理特征，由此改变通过所述光衰减介质光束的总功率强度，使入射到接收器的光功率保持在允许量范围内，利用该光衰减介质在光路上的可变物理特性，通过物理尺寸或位置的变化，限制光学接收天线输出至接收器的光束立体角的大小，实现接收光功率的自动控制。

所述的光衰减介质的可变物理特性是尺寸、形状、透光率和折射率的可变物理特性。所述的控制系统包括光衰减介质、信号强度指示电路、处理电路、控制装置；光衰减介质位于光学接收天线和接收器之间，接收器的输出端接信号强度指示电路，信号强度指示电路的输出端接处理电路，处理电路的输出端接控制装置，控制装置的输出端接衰减介质，由衰减介质调节光通量。光衰减介质由控制装置控制其位置、方向，改变入射到接收器光束的光强度，包括操作光衰减介质沿XYZr轴的运动。

有益效果：本发明的自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法优点为：

1.采用光衰减介质的方法解决自由空间光通信系统中光信号强度变化的问题；

2.不改变光学接收天线与接收器端面的相对位置，无需改变光学天线上光束的大小、方向、位置，保证系统机构的稳定。

3.本发明的另一特点是仅需依靠调整接收系统的部件来满足上述要求，为此降低了系统的复杂程度。本发明采用的光衰减介质及其控制装置的机械精度要求低，有利于降低系统成本。

4.本发明采用的控制装置，其动作方式不受限制。

5.本发明采用的光衰减介质不受物理特性限制。

附图说明

图1是本发明的自由空间光通信系统接收光功率的自动控制方法的示意框图。

其中有：光束1、接收天线2、光衰减介质3、接收器4、信号强度指示电路5、处理电路6、控制装置7。

具体实施方式

以下结合附图对实施例所进行地详细描述，使本发明进一步的特征、特性和各种优点更加显而易见。

本发明的自由空间光通信系统接收光功率的的自动控制方法是将具有物理特性可调的光衰减介质3置于光学接收的光路中，当控制系统中的接收器4所接收到的光功率超出一个预定的量时，控制装置7将通过改变处于光学接收天线2与接收器4之间光路上的所述光衰减介质3的物理特征，由此改变通过所述光衰减介质3光束的总功率强度，使入射到接收器4的光功率保持在允许量范围内，利用该光衰减介质3在光路上的可变物理特性，通过物理尺寸或位置的变化，限制光学接收天线2输出至接收器4的光束立体角的大小，实现接收光功率的自动控制。所述的光衰减介质3的可变物理特性是尺寸、形状、透光率和折射率的可变物理特性。

所述的控制系统包括光衰减介质3、信号强度指示电路5、处理电路6、控制装置7；光衰减介质3位于光学接收天线2和接收器4之间，接收器4的输出端接信号强度指示电路5，信号强度指示电路5的输出端接处理电路6，处理电路6的输出端接控制装置7，控制装置7的输出端接衰减介质3，由衰减介质3调节光通量。光衰减介质3由控制装置7控制其位置、方向，改变入射到接收器4光束1的光强度，包括操作光衰减介质3沿XYZr轴的运动。

当光束1在损耗小的媒质中传输时，接收器4输出的信号超过接收系统预定值，表明入射到接收器4上光束1的光功率太强，接收系统中的信号强度指示电路5输出一个量，在与处理电路6内部参考量进行比较处理后，产生控制量信号送至控制装置7，光衰减介质3作连续或分级变动的机械动作，动作包括沿X方向或Y方向或Z方向进行平移，也包括以r轴作旋转，保证光衰减介质3有效限制进入接收器4的光束1的立体角，达到减小射入接收器4光功率的目的，直到满足接收器4输出信号小于预定的最大值。

当接收器4输出信号小于参考量误差值时，处理电路6输出控制信号送至控制装置7，光衰减介质3动作增加进入接收器4的光束1的立体角，以减少对光功率的衰减，直至满足通信系统对接收光功率的需求。