发明名称 雷射通信系统
摘要 一种藉着自由空间而与宽频信号通信之光学无线收发器,该光学无线收发器在发射器模组中系包括一输入、一再生器、一分离器与复数个雷射。一非常快(低光圈数)光学接收器模组系包括一反射镜,其最好是具像场校正镜的一曼金(Mangin)镜或抛物柱面反射镜,而且是对准二输入光圈。一光电二极体系从该反射镜接收信号,以供随后解调变。一背景抑制滤光镜是配置在反射镜与在镜子焦点上的光电二极体之间。该收发器可提供信号再生及可切换资料率。连接系由提供各种不同协定信号的光学或电数位输入与输出达成。该复数个雷射系包括可调整光束宽度调整透镜。监督电路系包括一控制器,以监督该系统。一单机备援射频收发器与该雷射收发器的操作可提供增强的可利用性。一有效率的高电流、高功率雷射驱动器能够在100与1500徵安培之间以大于每秒10百万位元的资料率将一雷射调变。一高效率热电冷却器的操作可使该雷射二极体、或需要冷却的其他物件冷却。
申请公布号 TW550891 申请公布日期 2003.09.01
申请号 TW091101133 申请日期 2002.01.24
申请人 菲索纳通信公司 发明人 乔治 史帝芬 麦薛尔;泰瑞 李 荷尔康;罗柏T 卡尔森;王芳欣;佛莱迪米尔 杜瑞加诺夫
分类号 H04B10/00 主分类号 H04B10/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种藉由自由空间而提供双向通信之通信链结,该链结系包括一第一收发器及一第二收发器,其中该至少一收发器系包含:一输入信号介面,用以接收一或多个数位信号;一分离器,用以与该输入通信,以便将该等一或多个数位信号分离成复数个大约相等的雷射资料信号;复数雷射,其是彼此移开及以平行方向面对,该等雷射之中每一者是与该分离器通信;复数雷射驱动器,每个雷射驱动系耦合到该等雷射之中每一者及该分离器,其中该等雷射驱动器可接收该等雷射资料信号,并且可于高功率与高频上将放大的雷射资料信号提供给该等雷射。2.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该等雷射驱动器是以在每个雷射驱动器的100与1500毫安培之间的额定电流、及以大于每秒10百万位元的数位信号资料率而将放大的雷射资料信号提供给雷射。3.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含一信号再生器,用以与一或多个数位输入信号通信。4.如申请专利范围第3项之通信链结,其中该再生器系包括一时脉与资料复原电路,而且该时脉与资料复原电路可在复数个时脉频率之中一者之间改变。5.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该等复数个雷射之中每一者系包括一雷射二极体,其系耦合到该等雷射驱动器其中之一者,而且可接收该等放大的雷射资料信号。6.如申请专利范围第5项之通信链结,其中该等复数个雷射之中每一者系进一步包括一透镜,用以接收及将雷射二极体输出调整成具有小于3.5 mrad光束宽度的一光束。7.如申请专利范围第6项之通信链结,其中该光束宽度可透过将该透镜重新定位而被调整。8.如申请专利范围第5项之通信链结,其中每个雷射驱动器系包括:一调变信号放大器,其系与该分离器耦合;及一直流偏压电路,其系耦合在该调变信号放大器与该雷射二极体之间。9.如申请专利范围第8项之通信链结,其中每个雷射驱动器系进一步包括一取样光电二极体,而且该调变信号放大器是与该取样光电二极体耦合,并且响应该取样光电二极体的输出。10.如申请专利范围第9项之通信链结,其中该雷射二极体可发射一雷射光束,而且该取样光电二极体可监督该雷射光束的功率。11.如申请专利范围第8项之通信链结,其中该至少该一收发器系进一步包含复数个热电冷却器,每个热电冷却器是与该等雷射二极体之中一者热通信。12.如申请专利范围第5项之通信链结,其中每个雷射二极体系产生至少80毫瓦的一平均功率。13.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含对准该雷射的一视觉观察仪器。14.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含一电荷耦合侦测器。15.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该等一或多个数位信号系包含根据至少一资料传输协定的以封包为主之通信信号。16.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该收发器可在不同实体层上操作。17.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含:一光圈;一反射镜,其系与光圈成一直线;一光电二极体,其系位于该反射镜的焦点;及来自该光电二极体的一输出。18.如申请专利范围第17项之通信链结,其中该反射镜是一曼金镜。19.如申请专利范围第17项之通信链结,其中该反射镜是与至少一校正镜透镜耦合的一抛物柱面反射镜。20.如申请专利范围第17项之通信链结,其中该反射镜是与至少一校正镜透镜耦合的镜子,该镜子具有一通常圆锥或非球形光学表面。21.如申请专利范围第17项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含:一前置放大器,其系与该光电二极体耦合;一再生器,其系与该前置放大器耦合;及一输出信号介面,其系与该再生器耦合。22.如申请专利范围第21项之通信链结,其中该再生器系包括一时脉与资料复原电路,该时脉与资料复原电路可在复数个时脉频率之间改变。23.如申请专利范围第17项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包含接近该反射镜焦点的一背景抑制滤光镜。24.如申请专利范围第1项之通信链结,其系进一步包含一射频备援收发器。25.如申请专利范围第24项之通信链结,其中该至少一雷射收发器可在溢値模式与备援收发器一起操作。26.如申请专利范围第24项之通信链结,其中如果该雷射收发器变成对操作有损害,该备援收发器便可被激励。27.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一雷射收发器系进一步包含一保护罩及一周围控制系统,用以维持在该保护罩内的一想要温度与湿气。28.如申请专利范围第27项之通信链结,其中该至少一雷射收发器系进一步包含一主要光圈,而且该保护罩系在光圈上包括一漫射光反射体。29.如申请专利范围第1项之通信链结,其中该至少一收发器系进一步包括:一多工器,用以组合多重信号输入;及一解多工器,用以分离多重信号输出。30.一种用以有效率驱动一雷射二极体之装置,该装置系包含:一信号源,用以提供一输入信号;一雷射二极体,其具有一特性阻抗;及一功率放大器,其具有适于驱动该雷射二极体的一低输出阻抗;其中该功率放大器的操作如同该雷射二极体的一电压控制电流驱动器。31.如申请专利范围第30项之装置,其系进一步包含在该信号源与该功率放大器之间的一电压放大级。32.如申请专利范围第31项之装置,其中该电压放大级系包括一非线性限制放大器。33.如申请专利范围第30项之装置,其中该功率放大器系包括一宽频射频功率场效电晶体。34.如申请专利范围33的装置,其中该宽频射频功率场效电晶体是以一低供应电压来操作。35.如申请专利范围第30项之装置,其系进一步包含在该信号源与该功率放大器之间的一可调整衰减器,其中该可调整衰减器可用来控制该功率放大器的输入信号振幅。36.如申请专利范围第30项之装置,其系进一步包含:一温度感测器,用以感测该雷射二极体的温度,一热电冷却器,其系与该雷射二极体进行热通信,及一热电冷却器功率放大器,其中当需要最大冷却时,该热电冷却器功率放大器可如同一受控制电流源操作,以便以近似完美的效率而将电流供应给该热电冷却器。37.一种有效率驱动雷射二极体之方法,该方法系包含下列步骤:从该宽频输入信号产生一宽频输出电流,以调整一雷射二极体;及一功率放大器系与一低输出阻抗一起操作,其系当作一电压控制电流源,以便将一雷射驱动电流提供给该雷射二极体。38.如申请专利范围第37项之方法,其系进一步包含:选取该雷射二极体的最小、最大、与平均功率位准;将一雷射偏压电流供应给该雷射二极体,以便在选取的平均功率位准上操作该雷射二极体;及供应宽频调变,以便造成该雷射输出在选取的最小与最大输出功率位准之间改变。39.如申请专利范围第37项之方法,其中该当作一电压控制电流源操作的功率放大器系包括调变在100与1500毫安培之间的雷射二极体,而且宽频输入信号的资料率是大于每秒10百万位元。40.如申请专利范围第37项之方法,其中该当作一电压控制电流源操作的功率放大器系包括具一闸极电压的直流偏压功率放大器,以线性调变该雷射驱动电流。41.如申请专利范围第37项之方法,其系进一步包含适于控制该雷射驱动器的输出功率。42.如申请专利范围第37项之方法,其系进一步包含用以在多重非连续步骤中控制该雷射输出功率。43.如申请专利范围第42项之方法,其中控制该雷射输出功率系包括透过使用一输入信号而同时控制该功率放大器的一闸极偏压、该雷射二极体的一偏压电流、及该雷射二极体的一调变电流。44.如申请专利范围第43项之方法,其中控制该雷射输出功率系包括使用一衰减器控制该输入信号的振幅。45.如申请专利范围第43项之方法,其系进一步包含监督该雷射二极体的该偏压电流。46.如申请专利范围第43项之方法,其系进一步包含监督该调变电流的峰对峰振幅。47.如申请专利范围第42项之方法,其中该用以在多重非连续步骤中控制该雷射输出功率系包括使用一数位控制输入信号控制该雷射输出功率,该数位控制输入信号的特征为具有至少2个位元。48.如申请专利范围第37项之方法,其系进一步包含将一窄频带调变加入该雷射驱动电流。49.一种用以操作热电冷却器之方法,该方法系包含:提供一温度感测器,一热电冷却器控制电路系包括一功率放大器、一低电压供应、及一热电冷却器;感测一温度控制项目的温度;及当需要最大冷却时,使该功率放大器如同一控制电流源操作,以便在近似完美的效率上将电流供应给该热电冷却器。50.如申请专利范围第49项之方法,其系进一步包含提供一电压分配器电路及一稳压电源供应,其中该温度感测器是一部分的电压分配器电路。51.如申请专利范围第49项之方法,其中该热电冷却器具有一特性阻抗及一最佳工作电流,而且该受温度控制的项目具有一最大冷却需求,该方法系进一步包含:选取该热电冷却器的最佳工作电流,以符合温度控制项目的最大冷却需求;及选取该热电冷却器的阻抗,以便当该热电冷却器的操作可提供该温度控制项目的最大冷却需求时,实质降低所有供应电压。图式简单说明:图1是一雷射通信系统的电路图;图2是根据一第一具体实施例的收发器前视图;图3是图2的收发器侧视图;图4是根据一第二具体实施例的一收发器及相关装置的电路图;图5是根据一第三具体实施例的一收发器及相关外壳的侧视图。图6A是在图5描述的一外壳前端部分的前视图。图6B是在图5描述的一外壳前端部分的后视图。图7A是在图5描述的一外壳背部的前视图。图7B是在图5描述的一外壳背部的前视图。图8是根据一第四具体实施例的一收发器电路图。图9是与图5或8的收发器使用的一雷射驱动器电路图。图9A是在图9描述电路图的一第一放大部分。图9B是在图9描述电路图的一第二放大部分。图10是图9雷射驱动的一互补电路图式。图10A是在图10描述电路图的一第一放大部分。图10B是在图10描述电路图的一第二放大部分。图10C是在图10描述电路图的一第三放大部分。
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