基本概念
图1显示了旋转无线光通信的三种几何方法。在图1a中，TX和RX相邻放置，间距为d。在图1b中，TX与RX在光轴上呈径向分隔。第三，沿光轴排列的两个元件和前元件都是透明的，如图1c所示。
图1:分离的TX（蓝色）和RX（绿色）的布置示意图。（a） TX和RX被放置在旋转轴旁边。TX和RX的视场仅部分重叠。（b） TX和RX放置在光轴上，它们在径向方向上分开。（c） TX和RX沿着光轴放置在一条线上，并且前元件是透明的。
显然，图1b的径向分离具有比图1a更优越的性能，并且没有像图1c那样的基本概念问题。然而，实现径向分离的最佳方式是什么？图2说明了三个原则。
图2。TX（蓝色）和RX（绿色）与光学元件（灰色）的不同径向间隔示意图。（a） TX和RX直接集成到一个平面中。（b） 将发射器芯片堆叠到PD上。（c）使用光学元件使TX光束均匀化并将其移动到光轴上。
单片混合收发器透镜
为了实现径向分离，透镜被分为TX和RX部分，即中心部分和周围部分。通常，这两个部分都由透镜顶部和底部的非旋转自由表面组成，以形成恒定的辐照度图案ETX并提供均匀的增益g。为了限制透镜厚度t，可以在顶部和底部表面应用菲涅耳结构。
TX和RX有两种可能的安排：
1
如图3a所示，发射器放置在中心，PD放置在离轴位置。在这种情况下，只需调整发射器的发射轮廓。这包括轮廓的均匀化和角度θTX的调整。理想情况下，这可以通过一个单一的自由形式的界面。因此，下表面可用于光束整形，顶面可以是平的。这种方法的缺点是RX透镜设计具有挑战性：RX透镜部分的焦点离轴。
2
PD放置在中心，发射器离轴放置，如图3b所示。TX透镜部分完成两个任务：首先，它补偿光束相对于光轴的位移。其次，它将光束重塑到预期的视场。因为需要两个表面，所以透镜的顶部孔径不能是平的。另一方面，由于焦点位于光轴上，RX透镜部分的设计得以简化。如果忽略TX部分，则RX透镜可以设计为旋转对称。然而，TX部分的阴影效应引入了非旋转对称因素。理论上，这可以通过非旋转对称的RX透镜部分进行部分补偿。通过最小化TX的大小也可以减轻阴影效应。
图3：混合透镜系统中的光线路径。（a） 中心TX（蓝色）和离轴RX（绿色）。（b） 中心RX和离轴TX。
资料：Monolitic Hybrid Transmitter-Receiver Lens for Rotary On-Axis Communications，René Kirrbach等
