包括光纤组件、调制光信号接收器和望远镜的通信系统的制作方法

1.本发明涉及包括光纤组件和调制光信号接收器的通信系统领域。


背景技术：

2.已知通信系统包括电致发光二极管灯(这里称为led灯)并实现称为“vlc”(用于可见光通信)的技术。这种通信系统既允许对led灯的环境进行照明，又允许发射和接收调制光信号以允许通信系统和位于led灯附近的电子装置之间的无线通信。
3.在这种类型的通信系统中，需要电线将为装配led灯的部件供电的电流传送到led灯。这些部件包括可见光发射器(包括一个或多个led)、调制光信号发射器(包括一个或多个led)、调制光信号接收器(包括例如一个或多个光电二极管)。
4.但是在一些环境中，这些电线非常成问题。
5.例如，已知一些飞行器制造商正在寻求在飞行器机舱中安装此类通信系统，以便使用vlc技术并且集成乘客的电子设备来为乘客照明并创建通信网络。
6.这些通信网络不仅允许乘客能够以简单且方便的方式访问各种多媒体数据，而且还可能访问互联网。vlc技术在飞行器机舱环境中特别令人关注，因为与无线电通信技术不同，vlc技术不会生成电磁干扰，也不会遇到频谱可用性问题。
7.但是，安装在飞行器上的任何电气装备都必须符合关于无线电频率的敏感性和发射的特别严格的标准。
8.但是电线往往发射无线电频率，使得它们连接的电气装备容易受到无线电频率的影响。为所有乘客照明并使他们能够使用vlc技术所需的电线数量和长度使得将实施vlc技术的通信系统集成到机舱中变得非常复杂。
9.本发明的主题
10.本发明涉及一种实施vlc技术的通信系统，其中减少了电线的长度并且优化了调制光信号的接收。


技术实现要素：

11.为了实现这一目标，提出了一种通信系统，包括光纤组件、调制光信号接收器和望远镜，调制光信号接收器位于光纤组件的接收端，望远镜位于光纤组件的收集端，调制光信号接收器被布置为接收由望远镜收集并在光纤组件中行进的上行调制光信号，望远镜包括聚光器，聚光器具有入口面和表面积小于入口面的表面积的出口面，望远镜还包括相对于聚光器设置的梯度折射率透镜，使得梯度折射率透镜的入口面与聚光器的出口面相对地延伸，光纤组件的收集端相对梯度折射率透镜的出口面打开。
12.在根据本发明的通信系统中，调制光信号的接收器通过光纤组件与收集上行调制光信号的望远镜分开。
13.这种光纤组件能够具有相对长的长度并取代具有相同长度的电线。
14.该望远镜允许非常高效地收集入射光线，从而改善由位于望远镜附近的发射设备
发送的上行调制光信号的接收。
15.根据本发明的具体的非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明。
附图说明
16.将参考附图，其中：
17.图1示出了根据本发明的第一实施例的通信系统；
18.图2示出了根据本发明的第一实施例的通信系统；
19.图3是类似于图2的示意图和功能图，示出了第一二向色滤光器和第二二向色滤光器；
20.图4示出了根据本发明的第一实施例的通信系统的光纤组件；
21.图5是示出第一二向色滤光器的透射率曲线和反射率曲线的图；
22.图6是示出第二二向色滤光器的透射率曲线和反射率曲线的图；
23.图7示出了根据本发明的第一实施例的通信系统的望远镜；
24.图8示出了根据本发明的第二实施例的通信系统的望远镜；
25.图9示出了根据本发明的第三实施例的通信系统的望远镜。
具体实施方式
26.参考图1至图4，本发明在此在飞行器机舱中实施。飞行器机舱包括多个座位1，每个座位1旨在容纳乘客2。每个乘客2因此具有个人空间。每个乘客2可能配备有电子装置3，电子装置3例如是笔记本电脑、智能电话、平板电脑、联网手表等。
27.根据本发明的第一实施例的通信系统旨在对每个乘客2进行照明，并实施vlc技术以允许每个乘客2借助他们的电子装置3与飞行器的计算机终端4通信。每个乘客2因此可以访问计算机终端4中存储的各种多媒体数据，也可以经由计算机终端4访问互联网。
28.为了与飞行器的计算机终端4通信，乘客的电子装置3必须配备有vlc发射和接收设备。vlc发射和接收设备或者直接集成到电子装置3中或者连接到电子装置3。因此，vlc发射和接收设备例如是可能经由电子装置3的usb端口连接到电子装置3的软件狗(dongle)。
29.这里的照明和通信系统包括中央照明模块6、中央通信模块7和多个照明设备8，每个照明设备8与个人空间相关联。
30.中央照明模块6包括可见光发射器9以及控制组件10，每个可见光发射器9与个人空间相关联。每个可见光发射器9包括第一电致发光二极管(led)11。
31.当需要对乘客2的个人空间进行照明时，控制组件10针对与个人空间相关联的可见光发射器9的第一led 11生成供电电流。第一led 11从供电电流生成光，该光的光谱包含在可见光范围内。
32.中央通信模块7包括调制解调器13、以及多个调制光信号发射器15和调制光信号接收器16，一对调制光信号发射器15和调制光信号接收器16与乘客2的个人空间相关联。
33.调制解调器13电连接到调制光信号发射器15和调制光信号接收器16。
34.调制解调器13还例如经由以太网线缆电连接到飞行器的计算机终端4。
35.每个调制光发射器15包括第二led 20。第二led 20产生光谱包含在红外范围内的光。
36.每个调制光信号接收器16包括光电二极管21。光电二极管21在这里是雪崩光电二极管，该光电二极管21对其光谱包含在红外范围内的光敏感。
37.当在计算机终端4和个人空间的vlc发射和接收设备之间建立通信时，调制解调器13从计算机终端4获取下行数据。调制解调器13针对对应的调制光信号发射器15的第二led 20产生供电电流。供电电流切换第二led 20，以便切换由第二led 20产生的光功率以生成针对个人空间的vlc发射和接收设备的下行调制光信号，所述下行调制光信号包含下行数据。
38.类似地，对应的调制光信号接收器16的光电二极管21接收来自个人空间的乘客2的电子装置3的vlc发射和接收设备的上行调制光信号。光电二极管21将上行调制光信号转换成包含上行数据的电信号。
39.调制解调器13获取包含上行数据的电信号。
40.调制解调器13因此接收在计算机终端4和乘客2的电子装置3之间交换的所有上行和下行数据，并且将这些数据格式化以使它们一方面与第二led 20兼容，另一方面与计算机终端4的接收器兼容。
41.在此注意到，中央照明模块6和中央通信模块7可以布置在一个或多个相同或不同、位于同一个壳体或多个壳体中的电气板上。壳体可以彼此靠近，或者相反，可以相距很远，并且位于机舱内或飞行器内部的任何其它地方。
42.每个照明设备8包括散光器25和光纤组件26。
43.散光器25在乘客2的个人空间上方延伸并且允许对个人空间进行照明同时允许与乘客2的电子装置3的vlc发射和接收设备交换上行和下行调制光信号。因此，散光器25既充当灯的透镜又充当进入光纤组件26的上行光注入器。
44.光纤组件26包括第一光纤部分31、第二光纤部分32、第三光纤部分33、第四光纤部分34和第五光纤部分35。
45.可见光发射器9位于第一光纤部分31的第一端。更具体而言，第一光纤部分31的第一端和第一led 11彼此相对地延伸并且经由透镜光学耦合。第一光纤部分31的第一端也将被称为“照明端”。
46.调制光信号发射器15位于第二光纤部分32的第一端。更具体而言，第二光纤部分32的第一端和第二led 20彼此相对地延伸并且经由透镜光学耦合。第二光纤部分32的第一端也将被称为“发射端”。
47.第一光纤部分31的第二端和第二光纤部分32的第二端在第一接合区域40处耦合并接合到第三光纤部分33的第一端。根据光纤耦合的常规方法实现耦合。
48.第一光纤部分31的第二端和第二光纤部分32的第二端因此在第一接合区域40中汇合以在第三光纤部分33的第一端处开口。
49.第一光纤部分31的第二端、第二光纤部分32的第二端和第三光纤部分33的第一端因此形成第一耦合器2x1。
50.第一二向色滤光器41集成在第一接合区域40中。第一二向色滤光器41由大量薄层构成。第一二向色滤光器41在第一光纤部分31的第二端和第二光纤部分32的第二端之间的接触区域的稍微上游在第二光纤部分32的第二端的一部分中延伸。“上游”是指在led或光电二极管的一侧，而不是在散光器25的一侧。
51.第一二向色滤光器41的透射率曲线49和反射率曲线50如图5中所示。
52.可见，第一二向色滤光器41允许波长大于或等于850nm的光信号通过并反射波长小于或等于700nm的光信号。
53.第一二向色滤光器41的作用是避免光在第二光纤部分32中返回，从而避免第一光纤维部分31上的损失。
54.第一接合区域40集成到第一多路复用器的第一壳体44中。
55.调制光信号接收器16位于第四光纤部分34的第一端。更具体而言，第四光纤部分34的第一端和光电二极管21彼此相对地延伸并且经由透镜光学耦合。第四光纤部分34的第一端也将被称为“接收端”。
56.第三光纤部分33的第二端和第四光纤部分34的第二端在第二接合区域51处接合并接合到第五光纤部分35的第一端。再次以常规光纤耦合方法实现耦合。
57.第三光纤部分33的第二端和第四光纤部分34的第二端在第二接合区域51中汇合以在第五光纤部分35的第一端处开口。
58.第三光纤部分33的第二端、第四光纤部分34的第二端和第五光纤部分35的第一端因此形成第二耦合器2x1。
59.第二二向色滤光器52集成在第二接合区域51中。第二二向色滤光器52由大量薄层构成。第二二向色滤光器52在第三光纤部分33的第二端和第四光纤部分34的第二端之间的接触区域的稍微上游，在第四光纤部分34的第二端的一部分中延伸。
60.第二二向色滤光器52的透射率曲线54和反射率曲线55如图6中所示。
61.可见，第二二向色滤光器52允许波长大于或等于940nm的光信号通过并反射波长小于或等于850nm的光信号。
62.第二二向色滤光器52的作用是分离不同的波长。
63.第二接合区域51集成在第二多路复用器的第二壳体56中。
64.注意的是，每个光纤部分的直径并不重要，例如可以在0.2mm和3mm之间。光纤部分可以由玻璃或塑料或任何其它材料制成。
65.这里注意的是，旨在用于照明的第一光纤部分31是多模光纤，旨在用于数据传输的第二光纤部分32也可以是多模光纤，并且第三光纤部分33因此也是多模光纤。对于第四光纤部分34和第五光纤部分35也是如此。
66.对于个人空间，通信和照明系统如下工作。
67.第一led 11产生可见光60。可见光60在第一光纤部分31中传播、被第一二向色滤光器41反射，这防止可见光60在第二光纤部分32中传播。
68.第二二向色滤光器52允许可见光60向下通过，其在第五光纤部分35中传播。第五光纤部分35的第二端开向光纤组件26的外部，在这种情况下进入到散光器25中。可见光经由第五光纤部分35的第二端并且经由散光器25发射以对乘客2的个人空间进行照明。
69.此外，在调制光信号发射器15和乘客2的电子装置3的vlc发射和接收设备之间建立下行通信。包含来自计算机终端4的下行数据的下行调制光信号61从第二led 20发射。下行调制光信号61具有等于850nm的波长。下行调制光信号61在第二光纤部分32中传播，并没有被阻挡，而是被第一二向色滤光器41透射以在第三光纤部分33中传播(参见透射率曲线49和反射率曲线50)。
70.下行调制光信号61然后在第三光纤部分33中传播。第二二向色滤光器52不使下行调制光信号61通过进入到第四光纤部分34中(参见透射率曲线54和反射率曲线55)。下行调制光信号61因此在第五光纤部分35中传播、经由第五光纤部分35的第二端并经由散光器25发射，并且被发送到乘客2的电子装置3的vlc发射/接收设备。
71.然后电子装置3获取下行数据。
72.此外，在乘客的电子装置3的vlc发射和接收设备与调制光信号接收器16之间建立上行通信。包含到计算机终端4的上行数据的上行调制光信号62由vlc发射和接收设备发射。上行调制光信号62具有等于950nm的波长。上行调制光信号62由散光器25拾取。上行调制光信号62经由第五光纤部分35的第二端传播到第五光纤部分35中。第二二向色滤光器52允许上行调制光信号62通过到第四光纤部分34中。上行调制光信号62因此在传输中在第四光纤部分34中传播并且被调制光信号接收器16的光电二极管21拾取。
73.中央通信模块7的调制解调器13然后获取上行数据并将它们发送到计算机终端4。
74.参考图7，望远镜70位于第五光纤部分35的第二端。第五光纤部分35的第二端也将被称为“收集端”。
[0075]“望远镜”在此是指一种光学仪器，它根据位于望远镜一侧并在与它相距无限物距处的物体形成位于望远镜另一侧并在与它相距无限像距处的该物体的图像。
[0076]“无限物距”和“无限像距”在这里是指相对于对应望远镜面的表面直径而言非常大的距离，即通常大于更大望远镜直径的10或100倍。
[0077]
首先，望远镜70包括聚光器71。聚光器71在这里是复合椭圆聚光器。
[0078]
聚光器71具有旋转轴线z。聚光器71包括主要部分72和圆柱形部分73。
[0079]
主要部分72的外部形状由在入口面74和出口端75之间延伸的侧表面78限定。
[0080]
聚光器71的入口面74也是望远镜70的入口面。出口端75具有圆盘形状盘。入口面74和出口端75垂直于轴线z延伸。
[0081]
入口面74的面积大于出口端75的面积。
[0082]
侧表面78在通过轴线z的截面中由第一椭圆弧76和第二椭圆弧77限定。
[0083]
在此注意到聚光器71可以由“无规则”类型(即，不包含直线)的任何弯曲表面设计。这包括所有所谓的自由表面，即由顶点处的曲线、圆锥常数、非零变形系数以及最后由旋转角描述的表面。该旋转角正是被定义为聚光器71的光学设计的起始基面的表面的旋转角。例如，基面是旋转椭圆或任何不规则的表面。因此，旋转角表征任何复合聚光器。
[0084]
应当注意的是，照明系统的聚光器71的主要部分72的侧表面78可以具有一个或多个棱柱型的侧小面(facets)。
[0085]
出口端75圆柱形部分73中开口，圆柱形部分73的横截面积等于出口端75的面积。圆柱形部分73的出口面80形成聚光器71的出口面80。聚光器71的出口面80的面积小于聚光器71和望远镜70的入口面74的面积。
[0086]
现在描述入口面74。
[0087]
可以设置入口面74具有由笛卡尔椭圆限定的表面。
[0088]
在圆柱参考系(r，z(r))中，这个笛卡尔椭圆将具有方程：
[0089]
[0090]
其中c
a
是笛卡尔椭圆顶点处的曲率(也称为顶点曲率(vertex curvature))，k
a
是圆锥常数，并且a
2j
是变形系数。假设入口面74具有相对折射率n并且接受来自在光轴上对准的物体焦距t
a
处的光源的光。那么入口面74在图像焦距t'
a
处产生受衍射限制的图像(因为入口面74不引入球面像差)。
[0091]
笛卡尔椭圆方程的参数可以使用回归(recurrent)变量计算：
[0092]
m＝n
‑
1，p＝n 1，u＝nt
a
‑
t'
a
，并且v＝2mt
a
t'
a
。
[0093]
顶点c
a
处的曲率使得：
[0094]
c
a
＝2u/v。
[0095]
在本说明书末尾的附录1中提供了一组变形系数a
2j
的示例。
[0096]
在本说明书末尾的附录2中提供了用于定义变形系数a
2j
的一组特征多项式p
2j
的示例。
[0097]
但是，这里，如图7中所见，入口面74具有菲涅耳表面，并且因此充当菲涅耳透镜。
[0098]
菲涅耳表面面向外并且具有以轴线z为中心的同心环形截面形式的多个区域81。同心环形部分由从入口面74向外延伸的阶梯限定。
[0099]
菲涅耳表面的使用使得能够减小望远镜70的入口面74的体积(并因此减小了望远镜70的体积和质量)。
[0100]
菲涅耳表面由分段(piecewise)函数定义，每个分段对应于具有以轴线z为中心的同心环形截面形状的区域81。
[0101]
每个分段具有由笛卡尔椭圆限定的表面。
[0102]
这里使用的菲涅尔面没有引入任何球面像差，这使得入射光线可以完美地会聚在由入口面74构成的菲涅耳透镜的图像焦点处。图像焦点f位于聚光器71的主要部分72的出口端75的中心处。
[0103]
为了定义菲涅耳表面，实现了包括以下步骤的定义方法：
[0104]
步骤1：
[0105]
为每个分段定义高度h(h可以变化或为常数)；
[0106]
步骤2：
[0107]
定义分段表面的直径d；
[0108]
步骤3：
[0109]
初始化分段计数器i＝1(每个分段都与i的不同值相关联)；
[0110]
步骤4：
[0111]
只要横坐标r
s
(i)≤d/2，定义方法就推进；
[0112]
步骤5：
[0113]
使用以下方程定义分段i：
[0114][0115]
参数与之前用于笛卡尔椭圆的参数相同，不同之处在于对物体焦距t
a
和图像焦距t'
a
进行了补偿：
[0116]
t
a
＝t
a
‑
(i
‑
1)h；
[0117]
t’a
＝t’a
(i
‑
1)h。
[0118]
因此，我们获得了取决于以下参数的z
a
：
[0119]
z
a
[n,t
a
‑
(i
‑
1)h,t’a
(i
‑
1)h,k
a
,rc].
[0120]
步骤6：
[0121]
使用以下函数来对对应于包括在区间{0,d/2}中的高度h的弦(string)的正横坐标rc[i]进行数值计算：
[0122]
findroot[(1
‑
i)h z
a
[n,t
a
‑
(i
‑
1)h,t’a
(i
‑
1)h,k
a
,r
c
]＝h；
[0123]
步骤7：
[0124]
针对以下分段i 1，定义：
[0125]
t
a
＝t
a
‑
ih；
[0126]
t’a
＝t’a
ih；
[0127]
步骤8：
[0128]
在考虑补偿偏移(即平移)以及最大直径处的补偿距离的同时，使用前面的方程来定义下一分段i。
[0129]
z
a
[i 1]＝{
‑
ih z
a
[n,t
a
‑
ih,t’a
ih,k
a
,r],
[0130]
(r>
‑
d/2且r＝
‑
r
c
[i])or(r<d/2且r>＝r
c
[i])}；
[0131]
步骤9：
[0132]
然后，重新定义前一个扇区的域：
[0133]
(r>
‑
rc[i]且r＝r
c
[1
‑
i])或(r<r
c
[i]且r>＝r
c
[i
‑
1])；
[0134]
步骤10：
[0135]
该分段被添加到函数中：
[0136]
rule＝append[fresnel,piece_z
a
[i]]；
[0137]
步骤11：
[0138]
然后递增分段计数器：i＝i 1；
[0139]
步骤12：
[0140]
循环结束，并且定义方法返回到步骤4。
[0141]
步骤13：
[0142]
添加最后一个分段：
[0143]
rule＝append[fresnel,piece_z
a
[i]]。
[0144]
步骤14：
[0145]
然后对菲涅耳透镜的阶梯高度(riser)进行校正。为此，使用光线追踪跟踪出现的光线的方向。
[0146]
本说明书末尾的附录3中提供了一组参数和与定义方法相关联的算法实现的示例。
[0147]
聚光器71和由入口面74的菲涅耳表面形成的菲涅耳透镜因此形成单体组件。
[0148]
望远镜70还包括梯度折射率透镜83。梯度折射率透镜83沿着轴线z与聚光器71同轴布置。梯度折射率透镜83由折射率沿着径向、轴向或以非球面方式变化的材料制成。
[0149]
梯度折射率透镜83具有与圆柱形部分73截面相同的圆柱形形状。梯度折射率透镜83从聚光器71的出口面80延伸。
[0150]
梯度折射率透镜83包括与聚光器71的出口面80相对地延伸的入口面86。
[0151]
梯度折射率透镜83的入口面86抵靠聚光器71的出口面80定位并且与出口面80贴合。所使用的粘合剂具有类似于用于制造聚光器71和梯度折射率透镜83的材料的折射率。
[0152]
包括梯度折射率透镜83和聚光器71的望远镜70因此形成单体组件。
[0153]
第五光纤部分35的第二端在这里具有与梯度折射率透镜83的横截面相同的横截面。第五光纤部分35的第二端面向望远镜70的出口面87开口。第五光纤部分35的第二端与望远镜70的出口面87耦合，望远镜70的出口面87也是梯度折射率透镜83的出口面87。这里的耦合使用apc连接器，但也可以使用其它类型的连接器。可以以不同的方式实现耦合，诸如通过贴合。
[0154]
套圈84围绕圆柱形部分73、梯度折射率透镜83和第五光纤部分35的第二端的较短长度延伸。套圈84巩固了聚光器71、梯度折射率透镜83和第五光纤部分35的第二端彼此的附接。
[0155]
现在描述望远镜70的操作。
[0156]
如图1中可见，望远镜70垂直延伸到散光器25中，使得望远镜70的入口面74开向照明和通信系统的外部，面向乘客2的个人空间。
[0157]
望远镜70首先具有聚光器71和入口面74的菲涅耳表面形成的菲涅耳透镜的优点。因此望远镜70允许收集具有大接受角的入射光线。这里的接受角等于34
°
。通过入口面74进入聚光器71的入射光线通过在复合椭圆聚光器71的主要部分72的内侧表面处的反射而被会聚。
[0158]
如果仅使用常规的聚光器，入射光线将会聚在主要部分72的出口端75的边缘上。通过使用本文所述的聚光器71，入射光线会聚在出口端75的中心，然后重新分布到梯度折射率透镜83中并遍及第五光纤部分35的第二端的整个横截面。
[0159]
因此，望远镜70的使用优化了在第五光纤部分35的第二端中来自散光器25外部并且因此尤其来自乘客2的个人空间的入射光线的收集和会聚。从而极大地改善了照明和通信系统对由乘客2的电子装置3的vlc发射和接收设备发射的并且旨在由调制光信号接收器16接收的上行调制光信号的接收。
[0160]
可见光和下行调制光信号从第五光纤部分35的第二端经由望远镜70传播到乘客2的个人空间中。
[0161]
参考图8，根据本发明的第二实施例的通信系统的望远镜90也包括聚光器91和梯度折射率透镜92。
[0162]
梯度折射率透镜92的入口面贴合抵靠聚光器91的出口面。聚光器91和梯度折射率透镜92因此形成单体望远镜90。注意的是，也是望远镜90的出口面的梯度折射率透镜92的出口面93是平坦的。这使得能够促进第五光纤部分35的第二端在出口面93上的耦合。
[0163]
望远镜90的聚光器91的入口面94具有由以下方程定义的凸面：
[0164][0165]
出口面93由以下方程定义：
[0166]
z
b
＝t＝f
a
l，其中f
a
,l>0。
[0167]
在这些方程中，f
a
是由入口面94的凸面形成的透镜的图像焦距，并且n是制造聚光器91的材料的折射率。
[0168]
参考图9，根据本发明的第三实施例的通信系统的望远镜100与第二实施例的望远镜100相似，不同之处在于侧表面在穿过轴线z的横截面中由第一椭圆弧106和第二椭圆弧107限定。
[0169]
望远镜的内部侧表面允许增加接受角。实际上，内部侧表面完全反射入射光线。
[0170]
望远镜100的聚光器101的入口面104同样具有由以下方程定义的凸面：
[0171][0172]
本发明不限于刚刚描述的特定实施例，而是相反，涵盖落入由权利要求限定的本发明范围内的任何变体。
[0173]
包括光漫射器和光纤组件的每个照明设备在此与调制光信号发射器和调制光信号接收器相关联。还可以具有与同一照明设备相关联的多个发射器和/或多个接收器，每个发射器和每个接收器位于光纤组件的光纤部分的一端。还可以将同一发射器和/或同一接收器连接到多个照明设备。通信模块可以包括单个或多个通信通道。因此可以使用任何类型的链路和多路复用配置来实现任何类型的网络，特别是mimo(多输入多输出)或miso(多输入单输出)类型的链路。
[0174]
用由沉积在对应结合区域中的反射材料制成的薄反射层代替两个二向色滤光器中的至少一个是可能的。
[0175]
为了实现望远镜，可以使用任何类型的光学聚光器，特别是复合抛物聚光器(或cpc)、包括集成在第二聚光器中的第一聚光器的耦合聚光器、实心或空心聚光器、透镜壁(lens
‑
walled)型聚光器等。
[0176]
望远镜可以是复合焦距(focal)望远镜、复合无焦距(afocal)望远镜、单体焦距望远镜、单体无焦距望远镜等。
[0177]
单体无焦望远镜的示例是包括双椭圆和双凸透镜的望远镜。这种望远镜的焦平面位于形成望远镜的单体块内部。
[0178]
已经指出，梯度折射率透镜的入口面与聚光器的出口面相对地延伸。这意味着梯度折射率透镜抵靠聚光器的出口面定位，如本说明书中的情况，或者梯度折射率透镜和聚光器的出口面仅由至少部分透明的元件(另一个透镜、某种附件元件等)分开。这也是光纤组件的接收端和梯度折射率透镜的出口面之间的情况。
[0179]
还指出望远镜的入口面可以具有由笛卡尔椭圆或菲涅耳表面定义的表面。可以用对应的透镜(即具有由笛卡尔椭圆形或菲涅耳透镜限定的表面的透镜)替换该入口面，并定位该透镜以抵靠聚光器的入口面。
[0180]
附录1
[0181]
变形系数a
2j
例如如下：
[0182][0183]
[0184][0185][0186][0187][0188]
附录2
[0189]
特征多项式p
2j
例如如下：
[0190][0191][0192][0193][0194]
[0195][0196]
附录3
[0197]
该方法的实施例的示例如下：
[0198]
**初始变量：**；
[0199]
h＝0,3；d＝20；t
a
＝
‑
1500；t’a
＝70；n＝1,7；k
a
＝
‑
0,47；fresnel＝{}；
[0200]
r
c
[0]＝0；r
c
[1]＝0；i＝1；
[0201]
while[r
c
[i]<＝d/2，
[0202]
**针对高度h计算串的最大半径：**；
[0203]
{r
c
[i]＝replace[r with
[0204]
findroot[(1
‑
i)h z
a
[n，t
a
‑
(i
‑
1)h，t’a
(i
‑
1)h，k
a
,r
c
]＝h,
[0205]
{r，0，d/2}]]；
[0206]
**定义下一分段i 1直到最大直径。**；
[0207]
**物距和像距被补偿：**；
[0208]
z
a
[i 1]＝{
‑
ih z
a
[n，t
a
‑
ih，t’a
ih，k
a
，r]，
[0209]
(r>
‑
d/2and r＝
‑
r
c
[i])or((r<d/2and r>＝r
c
[i]))}；
[0210]
**重新定义前一个扇区的域：**；
[0211]
piece_z
a
[i]＝{(1
‑
i)h z
a
[n，t
a
‑
(i
‑
1)h，t’a
(i
‑
1)h，k
a
，r
c
]，
[0212]
(r>
‑
r
c
[i]and r＝r
c
[1
‑
i])or((r<r
c
[i]and r>＝r
c
[i
‑
1]))}；
[0213]
rule＝append[fresnel，piece_z
a
[i]]；
[0214]
i ；
[0215]
]；
[0216]
rule＝append[fresnel，piece_z
a
[i]]；
[0217]
piecewise[fresnel]