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TWI601393B - ２０－Ｇｂｐｓ無線光通訊傳輸系統 - Google Patents

２０－Ｇｂｐｓ無線光通訊傳輸系統 Download PDF

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Publication number
TWI601393B
TWI601393B TW104131219A TW104131219A TWI601393B TW I601393 B TWI601393 B TW I601393B TW 104131219 A TW104131219 A TW 104131219A TW 104131219 A TW104131219 A TW 104131219A TW I601393 B TWI601393 B TW I601393B
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TW
Taiwan
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cavity surface
visible light
vertical cavity
emitting laser
light
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Application number
TW104131219A
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TW201717563A (zh
Inventor
呂海涵
李忠益
朱建安
Original Assignee
呂海涵
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Publication date
Application filed by 呂海涵 filed Critical 呂海涵
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Description

20-Gbps無線光通訊傳輸系統
本發明為光通訊技術領域，而本發明是以可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊為主體，並以正交分頻多工方式進行資料調變系統架構。
無線光通訊目前已經具有良好的光學特性及方便架設，並且克服許多射頻無線通訊的限制，例如：資料量傳輸限制、自由空間距離傳輸限制。可見雷射光通訊為無線光通訊的的一種，可見雷射光通訊在許多方面都優於射頻無線通訊，在實際應用上，高速資料量傳輸為無線光通訊的首要設計考量，垂直共振腔面射型雷射具有線寬窄、光源同調的特性，目前已經發展成為高速資料量傳輸的發射端，在可見光雷射通訊中使用垂直共振腔面射型雷射可以達到更高資料傳輸量、更遠的傳輸距離，再使用一階注入鎖模提升雷射的頻寬，提升系統的傳輸品質。
鑑於先前技術所述，本發明的目的在於提供一種可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統。
為達上述目的，本發明提供一種可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，包含：一第一垂直共振腔面射型雷射，作為奴雷 射；一光束分離器，其第一端光耦接於第一垂直共振腔面射型雷射之第三端，使可見光可由第二垂直共振腔面射型雷射注入第一垂直共振腔面射型雷射；一第一凸透鏡，光耦接於第一垂直共振腔面射型雷射之第三端及一光束分離器之第一端之間，收斂可見光轉為平行光；一第二垂直共振腔面射型雷射，光耦接於一光束分離器之第二端，作為主雷射；一第二凸透鏡，光耦接於一光束分離器之第二端及一第二垂直共振腔面射型雷射之間，收斂可見光轉為平行光；一自由空間光隔離器光耦接一光束分離器之第二端及一第二凸透鏡之間，使光只會由第二垂直共振腔面射型雷射注入第一垂直共振腔面射型雷射，產生可見光一階注入鎖模，並由光束分離器之第三端射出；一空間光調變器，光耦接於一光束分離器之第三端，將平行光收斂為一點。
在本發明的其他實施方式中，可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更可以包含一任意波形產生器，正交振幅調變之正交分頻多工訊號由MATLAB軟體執行調變之程式碼並置入任意波形產生器，任意波形產生器電連接第一垂直共振腔面射型雷射之第二端。
在本發明的其他實施方式中，可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更可以包含一光電檢測器、一低雜訊放大器、一等化器、一通訊訊號分析儀以及一誤碼率分析儀，光檢測器之第二端電連接低雜訊放大器，低雜訊放大器電連接等化器，等化器電連接通訊訊號分析儀，正交振幅調變之正交分頻多工訊號進入通訊訊號分析儀，並由通信信號分析儀擷取資料，再由MATLAB軟體執行分析正交分頻多工訊號之程式，進入誤碼率分析儀來評估的誤碼率性能和相應的星座圖。
在本發明的其他實施方式中，可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更可以包含一網路分析儀，網路分析儀電連接一第一垂直共振腔面射型雷射之第一端以及一光電檢測器之第三端之間，網路分析儀產生一射頻掃描訊號打入第一垂直共振腔面射型雷射之第一端，光電檢測器之第三端電連接網路分析儀，經過光電檢測器接收光以後，再經由網路分析儀來評估使用可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統以及沒有使用可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統的頻率響應。
1、6‧‧‧垂直共振腔面射型雷射
2、5‧‧‧凸透鏡
3‧‧‧光束分離器
4‧‧‧自由空間光隔離器
7‧‧‧空間光調變器
8‧‧‧可見光一階注入鎖模技術雷射發射機
9‧‧‧光電檢測器
10‧‧‧產生正交振幅調變之正交分頻多工訊號之程式碼
11‧‧‧任意波形產生器
12‧‧‧低雜訊放大器
13‧‧‧等化器
14‧‧‧通信信號分析儀
15‧‧‧分析正交分頻多工訊號之程式
16‧‧‧誤碼率分析儀
17‧‧‧網路分析儀
圖一為可見光一階注入鎖模技術雷射。
圖二為本發明之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統之示意圖。
圖三為未注入與一階注入之光譜比較圖；a為未注入時，b為注入時。
圖四為未注入與一階注入之頻率響應比較圖。
圖五為未注入與一階注入之電頻譜比較圖；a為未注入時，b為注入時。
圖六為未注入與一階注入之誤碼率比較圖。
請參照圖一，為提出的可見光一階注入鎖模技術，為本發明之可見光一階注入鎖模技術雷射發射機8作為發送端之示意圖，其包含二垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)1及6、二 凸透鏡(convex lens)2及5、一光束分離器(beam splitter)3、一自由空間光隔離器(free-space optical isolator)4、一空間光調變器(spatial light modulator)7。
請參照圖二，圖二是根據本發明之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統。其包含一產生正交振幅調變之正交分頻多工訊號之程式碼(generated offline MATLAB program)10、一任意波形產生器(arbitrary waveform generator)11、一可見光一階注入鎖模技術雷射發射機8、一光電檢測器(photodiode)9、一低雜訊放大器(low noise amplifier)12、一等化器(equalizer)13、一通信信號分析儀(communication signal analyzer)14、一分析正交分頻多工訊號之程式(processed offline MATLAB program)15、一碼誤率分析儀(bit error rate tester，BERT)16、一網路分析儀(network analyzer)17。
配合參閱圖一，其繪示出圖二之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，偽隨機二進制序列經過MATLAB軟體執行調變之程式碼產生正交振幅調變之正交分頻多工訊號之程式碼10，並置入任意波形產生器11訊號載在可見光一階注入鎖模技術雷射發射機8經光電檢測器9進入放大器，為了降低放大過程中的雜訊，使用低雜訊放大器12，再用等化器13優化訊號，最後正交振幅調變之正交分頻多工訊號進入通信信號分析儀14，並由通信信號分析儀14擷取資料，再由MATLAB軟體執行分析正交分頻多工訊號之程式15，進入誤碼率分析儀16來評估的誤碼率性能和相應的星座圖。再經由網路分析儀17來評估使用可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統以及沒有使用可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統的頻率響應。
1、6‧‧‧垂直共振腔面射型雷射
2、5‧‧‧凸透鏡
3‧‧‧光束分離器
4‧‧‧自由空間光隔離器
7‧‧‧空間光調變器
8‧‧‧可見光一階注入鎖模技術雷射發射機
9‧‧‧光電檢測器
10‧‧‧產生正交振幅調變之正交分頻多工訊號之程式碼
11‧‧‧任意波形產生器
12‧‧‧低雜訊放大器
13‧‧‧等化器
14‧‧‧通信信號分析儀
15‧‧‧分析正交分頻多工訊號之程式
16‧‧‧誤碼率分析儀
17‧‧‧網路分析儀

Claims (6)

  1. 一種可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，包含：一第一垂直共振腔面射型雷射，作為奴雷射；一光束分離器，其第一端光耦接於第一垂直共振腔面射型雷射之第三端，使可見光可由第二垂直共振腔面射型雷射注入第一垂直共振腔面射型雷射，並由光束分離器之第三端射出；一第一凸透鏡，光耦接於第一垂直共振腔面射型雷射之第三端及一光束分離器之第一端之間，收斂可見光轉為平行光；一第二垂直共振腔面射型雷射，光耦接於一光束分離器之第二端，作為主雷射；一第二凸透鏡，光耦接於一光束分離器之第二端及一第二垂直共振腔面射型雷射之間，收斂可見光轉為平行光；一自由空間光隔離器光耦接一光束分離器之第二端及一第二凸透鏡之間，使光只會由第二垂直共振腔面射型雷射注入第一垂直共振腔面射型雷射，產生可見光一階注入鎖模，並由光束分離器之第三端射出；一空間光調變器，光耦接於一光束分離器之第三端，將平行光收斂為一點。
  2. 如請求項1所述之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊 系統，更包含一產生正交振幅調變之正交分頻多工訊號之程式碼；以及一任意波形產生器。
  3. 如請求項1所述之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更包含一光電檢測器；以及一誤碼率分析儀。
  4. 如請求項3所述之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更包含一低雜訊放大器，電連接於光電檢測器；一等化器，電連接於低雜訊放大器；一通信信號分析儀，電連接於等化器。
  5. 如請求項4所述之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更包含一分析正交分頻多工訊號之程式電連接於通信信號分析儀及誤碼率分析儀之間。
  6. 如請求項5所述之可見光一階注入鎖模技術所建構之無線光通訊系統，更包含一網路分析儀，電連接於第一垂直共振腔面射型雷射之第一端及光電檢測器之第三端
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