一種可見光通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及可見光通信領(lǐng)域，特別設(shè)及一種可見光通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 可見光通信技術(shù)(Vis化Ie Li曲t Communication,VLC)是指利用可見光波段的光 作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方 式。L抓可見光通信是利用可見光發(fā)光二極管化ight血itting Diode，LED)比巧光燈和白 識燈切換速度快的特點(diǎn)，利用配備LED的室內(nèi)外大型顯示屏、照明設(shè)備、信號燈和汽車前尾 燈等發(fā)出的用肉眼觀察不到的高速調(diào)制光波信號來對信息調(diào)制和傳輸，然后利用光電二極 管等光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號并獲得信息。
[0003] 無論應(yīng)用于室內(nèi)還是室外的可見光Lm)通信系統(tǒng)，在其物理實(shí)現(xiàn)上均分為光信號 發(fā)射裝置和光信號接收裝置兩部分。光信號發(fā)射裝置包括:將信號源信號轉(zhuǎn)換成便于光信 道傳輸?shù)碾娦盘柕妮斎牒吞幚黼娐?、將電信號變化調(diào)制成光載波強(qiáng)度變化的Lm)可見光驅(qū) 動調(diào)制電路。光信號接收裝置包括:能對信號光源實(shí)現(xiàn)最佳接收的光學(xué)系統(tǒng)、將光信號還原 成電信號的光電探測器和前置放大電路、將電信號轉(zhuǎn)換成可被終端識別的信號處理和輸出 電路。其中，該用于接收光信號的光學(xué)系統(tǒng)包括聚光器和濾光片。通過該濾光片可W將環(huán)境 中的雜質(zhì)光信號去除。然而，現(xiàn)有的濾光片通常只能實(shí)現(xiàn)單帶通濾光，即，僅允許一個(gè)波段 的光信號通過，信號利用率較低且不便于系統(tǒng)集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種信號利用率較高的可見光通信系統(tǒng)。
[0005] -種可見光通信系統(tǒng)，其包括:一光信號發(fā)射裝置；W及一與該光信號發(fā)射裝置配 合使用的光信號接收裝置，且該光信號接收裝置包括一濾光片;其特征在于，所述濾光片包 括:一基底;一設(shè)置于該基底表面的波導(dǎo)層，且該波導(dǎo)層的折射率大于所述基底的折射率； W及一設(shè)置于該波導(dǎo)層表面的金屬光柵，且該金屬光柵包括多個(gè)等間隔設(shè)置的金屬條;其 中，所述濾光片的參數(shù)滿足W下公式（1)-(3)從而使該濾光片可W實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)W上帶 通濾光：

其中，ko表示真空中的波矢，e〇表示基底的介電常數(shù)，Cl表示波導(dǎo)層的介電常數(shù)，E2表 示該濾光片表面的介質(zhì)的介電常數(shù)，n為常數(shù)，01。表示入射光信號的傾角，m為波導(dǎo)所支持的 模式數(shù)，h表示該波導(dǎo)層的厚度，Al和A2為入射光信號中不同波段的可見光中最長的兩個(gè)波 長，曰1和曰2為A 1和A 2的權(quán)重，可W根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇。
[0006] 進(jìn)一步，所述基底的材料為二氧化娃、玻璃或石英，所述波導(dǎo)層的材料為二氧化鐵 或五氧化二粗，所述金屬光柵的材料為侶、銀、銅或金。
[0007] 進(jìn)一步，所述基底的材料為二氧化娃，所述波導(dǎo)層的材料為二氧化鐵，所述金屬光 柵的材料為侶。
[000引進(jìn)一步，包括一設(shè)置于該波導(dǎo)層和該金屬光柵之間的緩沖層，所述緩沖層的材料 需與基底材料一致。
[0009] 進(jìn)一步，所述多個(gè)金屬條為矩形且呈二維陣列排列。
[0010] 進(jìn)一步，所述濾光片表面的介質(zhì)為空氣。
[0011] 進(jìn)一步，所述光信號發(fā)射裝置包括:一信號輸入電路、一與該信號輸入電路電連接 的信號調(diào)制電路W及一與該信號調(diào)制電路電連接的光源。
[001。 進(jìn)一步，所述光源包括LED陣列W及與該LED陣列電連接的LE明E動模塊。
[OOU] 進(jìn)一步，所述LED陣列為RGBS色組合LED陣列或RGBA四色組合LED陣列或更多顏色 組合的L邸陣列。
[0014] 進(jìn)一步，所述光信號接收裝置還包括一聚光器、一與該濾光片連接的信號解調(diào)電 路W及一與該信號解調(diào)電路電連接的信號輸出電路。
[0015] 本發(fā)明提出的制作方法優(yōu)點(diǎn)為，由于該可見光通信系統(tǒng)的濾光片可W實(shí)現(xiàn)多帶通 濾光，該可見光通信系統(tǒng)具有較高的信號利用率且便于集成。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可見光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的濾光片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[001引圖3是圖2的濾光片沿線III-HI的剖視圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的濾光片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的濾光片種立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖6是實(shí)施例1所制備的濾光片的立體掃描電鏡照片。
[0022] 圖7是實(shí)施例1的濾光片的=帶通濾光性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)和仿真結(jié)果的對比。
[0023] 圖8是實(shí)施例1的濾光片的S帶通濾光性能的仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比。
[0024] 圖9是實(shí)施例2所制備的濾光片的俯視掃描電鏡照片。
[0025] 圖10是實(shí)施例2的濾光片的四帶通濾光性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)和仿真結(jié)果的對比。
[0026] 圖11是實(shí)施例2的濾光片的四帶通濾光性能的仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比。
[0027] 圖12是實(shí)施例3的濾光片的S帶通濾光性能的仿真結(jié)果。
[0028] 圖13是實(shí)施例4的濾光片的S帶通濾光性能的仿真結(jié)果。
[0029] 圖14是實(shí)施例5的濾光片的S帶通濾光性能的仿真結(jié)果。
[0030] 圖15是實(shí)施例6的濾光片的S帶通濾光性能的仿真結(jié)果。
[0031] 主要元件符號說明
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明提供的可W實(shí)現(xiàn)多帶通濾光的濾光片W 及采用該濾光片的可見光通信系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明的可見光通信系統(tǒng)可W采 用實(shí)現(xiàn)巧光燈、白識燈或L邸燈等光源發(fā)出的可見光進(jìn)行可見光通信。
[0033] 請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的可見光通信系統(tǒng)10包括:一光信號發(fā)射裝置12， W及一與該光信號發(fā)射裝置12配合使用的光信號接收裝置14。所述光信號發(fā)射裝置12用于 將需要發(fā)射的信號調(diào)制到光載波并W光信號126的方式發(fā)射出去。所述光信號接收裝置14 用于接收所述光信號發(fā)射裝置12發(fā)射的光信號126,并將該接收到的光信號126轉(zhuǎn)換為終 端，如電腦和手機(jī)等電子設(shè)備，可W識別的信號，例如電信號，并向終端輸出。
[0034] 所述光信號發(fā)射裝置12包括:一信號輸入電路120、一與該信號輸入電路120電連 接的信號調(diào)制電路122, W及一與該信號調(diào)制電路122電連接的光源124。所述信號輸入電路 120用于接收外界輸入的電信號，并將該電信號根據(jù)通信需求，編碼成便于光信道傳輸?shù)碾?信號。所述信號調(diào)制電路1220用于接收來自該信號輸入電路120的電信號并將該電信號變 化調(diào)制成光載波強(qiáng)度變化的電信號。所述光源124用于接收來自該信號調(diào)制電路122的電信 號并將該電信號變化轉(zhuǎn)換為光信號126后發(fā)射出去。
[0035] 所述光信號接收裝置14還包括:一濾光片140、一設(shè)置于該濾光片140-側(cè)的聚光 器142、一設(shè)置于該濾光片140另一側(cè)且與該濾光片140連接的信號解調(diào)電路144, W及一與 該信號解調(diào)電路144電連接的信號輸出電路146。所述聚光器142用于收集光信號126并將收 集到的光信號126聚集到該濾光片140,從而使該光信號126通過該濾光片140過濾。所述濾 光片140用于將非通信波段的雜質(zhì)光信號去除，并將過濾后的光信號126導(dǎo)入該信號解調(diào)電 路144。所述信號解調(diào)電路144用于將光信號126還原成電信號，并進(jìn)行解調(diào)。所述信號輸出 電路146用于接收來自該信號解調(diào)電路144的電信號，將該電信號轉(zhuǎn)換成可W被終端識別的 信號并向終端輸出。
[0036] 請進(jìn)一步參閱圖2-3,所述濾光片140包括:一基底1402、一設(shè)置于該基底1402表面 的波導(dǎo)層1404、W及一設(shè)置于該波導(dǎo)層1404表面的金屬光柵1406。所述波導(dǎo)層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為二氧化娃、玻璃或石英。所述基底1402在可見光波段 的折射率為1.4~1.5。所述基底1402的形狀、尺寸W及厚度不限，可W根據(jù)實(shí)際需要選擇。
[0038] 所述波導(dǎo)層1404的材料可W為二氧化鐵或五氧化二粗。所述波導(dǎo)層1404在可見光 波段的折射率為2.1~2.8。所述波導(dǎo)層1404的形狀和尺寸不限，可W根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu) 選地，所述波導(dǎo)層1404將所述基底1402的表面全部覆蓋。
[0039] 所述金屬光柵1406包括多個(gè)等間隔設(shè)置的金屬條。所述金屬光柵1406的材料可W 為侶、銀、銅或金等常見金屬。參見圖2和圖4,所述金屬光柵1406的多個(gè)金屬條可W平行間 隔呈一維陣列排列設(shè)置。參見圖5,所述金屬光柵1406的多個(gè)金屬條也可W呈二維陣列排 列。所述金屬光柵1406的金屬條的周期A為200納米~400納米，厚度d為10納米~100納米，占 空比f=w/ A為0. . 8，其中W為金屬條的寬度。
[0040] 所述濾光片140的參數(shù)滿足W下公式（1)-(3)從而使該濾光片140可W實(shí)現(xiàn)在指定 波長Al和A2處同時(shí)實(shí)現(xiàn)高透過率多帶通濾光，其