Design of optical transmitter system for high-speed wireless optical communication

초고속 무선 광통신을 위한 송신광학계의 설계

Wireless optical communication is expected for high-speed optical communication in the areas of saturated optical fiber communication and low population density. In this paper, we present an optical transmitter system for wireless optical communication with new design concepts different from the usual optical imaging system. The specifications are the following: the source is a laser diode(LD) of wavelength 830 nm in which the divergent angle from the tangential plane differs from that from the sagittal plane. Here, the requested transmission distances are very long range such as 500 m to 1500 m and beam diameter is 3 m at the receiver with symmetrical energy distribution. For the evaluation characteristics of this kind of non-imaging system, two optical quantities, the relative illumination distribution and energy transfer efficiency, are numerically calculated through lots of ray tracing.

유선 통신의 포화지역이나 도심에서 벗어난 인구밀도가 낮은 지역 둥에서 고속 광통신을 위해 최근 무선 광통신이 새롭게 기대되고 있다. 본 논문에서는 이러한 무선 광통신을 위한 송신 광학계를 설계하였는데, 광원으로는 수평(7$^{\circ}$)및 수직(18$^{\circ}$) 발산각이 다른 비대칭 타원형 빔을 발산하는 레이저 다이오드(중심 파장 830 nm)를 사용하였다. 제안되는 송신 광학계는 장거리 전송(500 m∼1500 m)이 가능하고, 장거리 전송 후 수신단에서 빔 직경(3 m) 및 에너지 분포가 대칭형이 되도록 설계되었다. 이를 위해 비결상 광학계인 송신 광학계의 평가법으로 에너지 전달 효율과 복사 조도 분포를 계산하였다.