中、和A2為可W通過該濾光片140的不同波 段的可見光中最長的兩個波長：
其中，ko表示真空中的波矢，EO表示基底1402的介電常數(shù)，Ei表示波導(dǎo)層1404的介電常 數(shù)，E2表示濾光片140表面的介質(zhì)的介電常數(shù)，為常數(shù)，01。表示入射光信號126的傾角，m為 波導(dǎo)所支持的模式數(shù)，h表示該波導(dǎo)層1404的厚度，Qi和〇2為A 1和A 2的權(quán)重，Qi和〇2可糾良 據(jù)設(shè)計需要選擇。首先利用公式（1)，分別解出針對兩個波長、和^2所適用的光柵周期A 1和 八2,根據(jù)公式(2)，兼顧兩個波長取其中值作為光柵周期。由此可見，h越大，波導(dǎo)可支持穩(wěn) 定傳播的模式數(shù)更多，反之，若濾光片有多個通帶，波導(dǎo)所支持的模式數(shù)也相應(yīng)增加。由于 光柵模式的存在，若濾光片只有3個通帶時，m的取值為0和1，若濾光片有4個通帶時，m的取 值為O a和2。
[0041] 請進一步參閱圖4-5,所述濾光片140還可W包括一設(shè)置于該波導(dǎo)層1404和該金屬 光柵1406之間的緩沖層1408。所述緩沖層1408的形狀、尺寸W及厚度不限，可W根據(jù)實際需 要選擇。優(yōu)選地，所述緩沖層1408將所述波導(dǎo)層1404的表面全部覆蓋。所述緩沖層1408的材 料需與基底1402材料一致。
[0042] W下為本發(fā)明的具體實施例。
[0043] 實施例1 所述光源124包括RGBS色組合白光Lm)陣列W及與該Lm)陣列電連接的Lm)驅(qū)動模塊。 所述信號調(diào)制電路122包括DFT-S-OFDM調(diào)制器。所述基底1402為厚度0.5毫米的二氧化娃 層。所述波導(dǎo)層1404為厚度h=255納米的二氧化鐵層，且將所述基底1402的表面全部覆蓋。 所述金屬光柵1406包括多個如圖2所示的矩形侶金屬條，且該矩形侶金屬條的寬度W為170 納米，周期A為340納米，厚度d為50納米，占空比f=W/ A為0.5。所述濾光片140表面的介質(zhì) 為空氣。請參見圖6,為實施例1所制備的濾光片的掃描電鏡照片?？蒞理解，侶在可見光波 段趨膚深度最小且在可見光波段等效折射率最小，從而使得所述波導(dǎo)層1404的折射率遠大 于所述基底1402和所述金屬光柵1406的折射率。
[0044] 進一步，本實施例對該濾光片140的=帶通濾光性能進行了模擬仿真和實驗測試。 所述RGBS色組合白光Lm)陣列發(fā)出的藍光中屯、波長為460納米，綠光中屯、波長為550納 米，W及紅光中屯、波長為660納米，其中、和A2分別為550納米和660納米，日1=日2=0.5。請參 見圖7,為實施例1的濾光片140的=帶通濾光性能的設(shè)計目標和仿真結(jié)果的對比。從圖7可 見，本實施例設(shè)計的濾光片的=個通帶的中屯、波長及峰值透過率均符合設(shè)計要求。請參見 圖8,為實施例1的濾光片140的=帶通濾光性能的設(shè)計目標和實驗結(jié)果的對比。從圖8可見， 本實施例設(shè)計的濾光片的=個透射峰的中屯、波長與目標值一致，后兩個透射峰的峰值透過 率接近80%，透過率的谷值幾乎為0,具有很高的抑制比。第一個峰透過率稍低主要是由于金 屬材料的固有屬性。
[0045] 實施例2 本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述光源124包括RGBA四色組合白光L邸陣 列W及與該L抓陣列電連接的L抓驅(qū)動模塊。所述信號調(diào)制電路122包括DFT-S-OFDM調(diào)制器。 所述基底1402為厚度0.5毫米的二氧化娃層。所述波導(dǎo)層1404為厚度h=420納米的二氧化鐵 層，且將所述基底1402的表面全部覆蓋。所述金屬光柵1406包括多個如圖2所示的矩形侶金 屬條，且該矩形侶金屬條的寬度W為155納米，周期A為310納米，厚度d為70納米，占空比f= w/ A為0.5。請參見圖9，為實施例2所制備的濾光片的掃描電鏡照片。
[0046] 進一步，本實施例對該濾光片140的四帶通濾光性能進行了模擬仿真和實驗測試。 所述RGBA四色組合白光L抓陣列發(fā)出的藍光中屯、波長為460納米，綠光中屯、波長為550納 米，黃光中屯、波長為590納米，紅光中屯、波長為660納米，其中、和A2分別為590納米和660納 米，01=02=0.5。請參見圖10,為實施例2的濾光片140的=帶通濾光性能的設(shè)計目標和仿真結(jié) 果的對比。從圖10可見，本實施例設(shè)計的濾光片的四個通帶的中屯、波長、帶寬及峰值透過率 均符合設(shè)計要求。請參見圖11，為實施例2的濾光片140的=帶通濾光性能的設(shè)計目標和實 驗結(jié)果的對比。從圖11可見，實驗結(jié)果與設(shè)計目標一致，四個通帶的中屯、波長、帶寬及峰值 透過率均符合預(yù)期，濾光片具有極高的抑制比。
[0047] 實施例3 本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述金屬光柵1406的材料為金。從圖12可 見，本實施例設(shè)計的濾光片基本符合=通帶濾光要求。
[004引實施例4 本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述金屬光柵1406的材料為銀。從圖13可 見，本實施例設(shè)計的濾光片基本符合=通帶濾光要求。
[0049] 實施例5 本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述金屬光柵1406的材料為銅。從圖14可 見，本實施例設(shè)計的濾光片基本符合=通帶濾光要求。
[00加]實施例6 本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于:所述波導(dǎo)層1404為厚度h=270納米的五氧 化二粗層，且將所述基底1402的表面全部覆蓋;所述金屬光柵1406的侶金屬條的寬度W為 165納米，周期A為330納米，厚度d為10納米，占空比f=w/ A為0.5。從圖15可見，本實施例設(shè) 計的濾光片基本符合=通帶濾光要求。
[0051] 本發(fā)明提供的可見光通信系統(tǒng)10與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果： 由于該濾光片140可W實現(xiàn)多帶通濾光，該可見光通信系統(tǒng)10具有較高的信號利用率。
[0052] 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可W在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，運些依據(jù)本發(fā)明精神 所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種可見光通信系統(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等間隔設(shè)置的金屬條； 其特征在于，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實現(xiàn)兩個 或兩個W上帶通濾光：其中，ko表示真空中的波矢，ε〇表示基底的介電常數(shù)，ει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)，η為常數(shù)，θιη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，λι和λ2為入射光信號中不同波段的可見光中最長的兩個波長， 口1和〇2為Λ 1和Λ 2的權(quán)重。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，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。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，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。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括一設(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。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述多個金屬條為矩形且呈二 維陣列排列。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述濾光片表面的介質(zhì)為空 氣。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，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。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括Lm)陣列W及與 該L邸陣列電連接的L邸驅(qū)動模塊。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述Lm)陣列為RGBS色組合 L邸陣列或RGBA四色組合L邸陣列。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可見光通信系統(tǒng)，其包括：一光信號發(fā)射裝置；以及一與該光信號發(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；以及一設(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等間隔設(shè)置的金屬條；其中，所述濾光片的參數(shù)滿足以下公式(1)-(3)從而使該濾光片可以實現(xiàn)多帶通濾光： 。由于該可見光通信系統(tǒng)的濾光片可以實現(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。
【IPC分類】G02B5/20, H04B10/116, H04B10/67
【公開號】CN105703839
【申請?zhí)枴緾N201610010623
【發(fā)明人】譚峭峰, 王綺霞, 顧華榮
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月8日