Система оптической связи

 

Изобретение относится к технике лазерной связи и может быть использовано в системах лазерной связи с подвижными объектами. Устройство содержит центральную станцию, N мобильных станций и ретранслятор . Ретранслятор содержит согласующий оптической блок, поляризационный фильтр, оптический модулятор, оптический разветвитель, блок уплотнения и оптоэлектрические ответвители. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 04 В 10/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751493/09 (22) 23.10.89 (46) 07.11.92. Бюл. ¹ 41 (72) С.С.Карпенко, С.В.Козелков, С,П.Николаев и А.Д.Савчук (56) Патент ЕПВ№ 0282399, кл. Н 04 В 9/00, 1988.

Патент Великобритании № 2186457, кл. Н 04 В 9/00, 1987 (прототип). (54) СИСТЕМА ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Изобретение относится к технике лазерной связи и может быть использовано в системах лазерной связи с подвижными объектами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременной двухсторонней связи с мобильными станциями не имеющими источника излучения.

Система оптической связи(фиг.1) содержит центральную станцию 1, ретранслятор оптического сигнала 2, 1...й мобильных станций 3...4, причем выход устройства станции 1 оптически связан с первым входом ретранслятора оптического сигнала 2, первый вход ретранслятора 2 оптически связан со вторым выходом ретранслятора 2, второй передающий выход ретранслятора 2 оптически связан с приемными входами мобильных станций

3..:4, передающие выходы которых оптически связаны с вторым входом ретранслятора 2, второй вход ретранслятора 2 связан с первым выходом ретранслятора 2, первый выход ре ЫЛ 1774510 А1 (57) Изобретение относится к технике лазерной связи и может быть использовано в системах лазерной связи с подвижными объектами. Устройство содержит центральную станцию, N мобильных станций и ретранслятор. Ретранслятор содержит согласующий оптической блок, поляризационный фильтр, оптический модулятор, оптический разветвитель, блок уплотнения и оптоэлектрические ответвители, 4 ил. транслятора 2 оптически связан с входом задающей станции 1, Центральная станция 1 (фиг.2) состоит из лазерного излучателя 5, блока расширителя пучка 6, декодера 7, кодера — накопителя информации 8, возбудитель лазера 9. блока записи и отображения информации

10 и преобразователя оптического сигнала

11, причем выход подключен ко входу лазерного излучателя 1, выход которого оптически связан со входом преобразователя оптического сигнала 11, выход которого оптически связан с передающим входом бпака расширителя пучка 6, передающий выход которого является выходом центральной станции 1, входом которой является приемный вход блока расширителя пучка 6, приемный выход которого подклгочен ко входу декодера 7, первый выход которого подключен ко входу блока записи и отображения информации 10, второй выход декодера 7 подсоединен ко входу кодера — накопителя информации 8, вы: .а v0701774510 рого подключен к модулирующему входу дающим входом соответствующего блока преобразователя сигнала 11. расширителл пучка 26...27, передающие выБлок расширителя пучка 6 (фиг.2а) со- ходы блоков расширителей пучка 26...27 являстоит из первой линзы 12, второй линзы 13, ются вторым выходом ретранслятора расщепителя пучка 14, фотодетектора 15 и 5 оптического сигнала 2, приемные входы расусилителя фотодетектора 16, причем пере- ширителей пучка 26.„27 являются вторым дающим входом блока расширителя пучка входом ретранслятора оптического сигнала

6 является первая линза 12, оптически свя- 2, приемные выходы блоков расширителей занная со второй линзой 13, вторая линза пучка 26.„27 подключены к соответствую13 является передающим выходом и при- 10 щим входам блока уплотнения 25, выход емным входом блока расширителя пучка 6. которого соединен с управляющим входом вторая линза 13 (приемный вход блока рас- оптического модулятора 23. ширителя пучка) через расщепитель пучка Расширитель пучка 20 (фиг.3) включает

14 оптически связана со входом фотодетек- в себя первую линзу 28, вторую линзу 29 и тора 15, выход которого подключен ко входу 15 расщепитель пучка 30, причем передающим усилителя фотодетектора 16, выход которо- входам расширителя пучка 20 является перro является приемным выходом блока рас- вый вход расщепителя пучка 30, первый выширителя пучка 6, ход которого оптически связан со второй

Преобразователь сигнала 11(фиг.2а) со- линзой 29, которая является передающим стоит из поляризационного фильтра 17, оп- 20 выходом и приемным входом расширителя тического модулятора 18 и сумматора пучка20, втораялинза29оптическисвязана оптического сигнала 19, причем первый вы- со вторым входом расщепителя пучка 30, ход поляризационного фильтра 17 оптиче- второй выход которого оптически связан с ски связан с первым входом сумматора первой линзой 28, которая является приемоптического сигнала 19, второй выход поля- 25 ным выходом расширителя пучка 20, ризационного фильтра 17 оптически связан Каждая из 1...N мобильных станций 3...4 с первым входом сумматора оптического . (фиг.4) состоит из блока отражателя 31, десигнала 19, второй выход поляризационно- кодера 32, кодера — накопителя информаго фильтра 17 оптически связан со входом ции 33 и амплитудного модулятора 34, оптического модулятора 18, выход которо- 30 причем вход блока отражателя 31 является го оптически связан со вторым входом входоммобильнойстанции3...4,первыйвысумматора оптического сигнала 19, вход ход блока отражателя 31 подключен ко вхополяризационногофильтра17являетсяon- ду декодера 32, первый выход которого тическим входом преобразователя сигнала подключен ко входу кодера — накопителя

11, выход сумматора оптического сигнала 35 информации 33, выход которого подключен

19 является оптическим выходом преобра- к первому входу амплитудного модулятора зовэтеля сигнала 11, управляющий вход мо- 34, второй выход которого соединен со втодулятора 18 является модулирующим . рым выходом декодера 32, выходэмплитудвходом преобразователя сигнала 11, ного модулятора 34 подключен к

Ретранслятор оптического сигнала 2 40, модулирующему входу блока отражателя 31, (фиг.3) содержит расширитель пучка 20, вто- второй выход блока отражателя 31 является рой поляризационный фильтр 21, отра>ка- выходом мобильной станции 3...4. тель 22, второй оптический модулятор 23, Блок отражателя 31 состоит из блока оптический разветвитель 24, блок уплотне- расширителя пучка 35, оптического модуляния 25, 1...й блоков расширителей пучка 45 тора 36 и отражателя 37, причем приемный

26...27, причем приемный вход расширите- вход блока расширителя пучка 35 является ля пучка 20 является первым входом ретран- входом блока отражателя 31 ° второй приемслятора оптического сигнала 2, приемный. ный выход блока расширителя пучка 35 чевыход расширителя пучка 20 оптически свя- рез оптический модулятор 36 и отражатель зан со входом второго поляризационного 50 37 оптически связан с передающим входом фильтра 21, первый выход которого. через блока расширителя пучка 35, передающий отражатель 22 оптически связан со входом выход которого является вторым выходом оптического модулятора 23, выход которого блока отражателя 31, первый приемный выоптически связан с передающим входом ход блока расширителя пучка 35 является расширителя пучка 20, передающий выход 55 первым выходом блока отражателя 31, упкоторого является первым выходом ретран- равляющий вход оптического модулятора 36 слятора 2, второй выход поляризационного является модулирующим входом блока отфильтра 21 оптически связан со входом оп- . ражателя 31. тического разветвителя 24, каждый из 1......N 1...N блоков расширителей пучка 26...27 выходов которого оптически связан с пере- построены и функционируют аналогично

1774510 блоку расширителя пучка 6, блок расширителя пучка 35 построен аналогично блоку расширителя пучка 6 и отличается тем, что первая линза блока расширителя пучка 35 совмещает функции передающего входа и второго приемного выхода блока расширителя пучка 35.

Система оптической связи работает следующим образом: Лазерный излучатель

5 под воздействием лазерного возбудителя

9 формирует исходный пучок лазерного излучателя, который поступает на вход преобразователя оптического сигнала 11, где разделяется поляризационным фильтром

17 на два пучка излучения с ортогональными поляризациями, при этом пучок излучения одной первой поляризации с первого выхода поляризационного фильтра 17 поступает на первый вход сумматора оптического сигнала 19, а пучок излучения другой второй поляризации со второго выхода пол я ризацион ного фил ьтра поступает на вход оптического модулятора 18, где модулируется сигналом с выхода кодера — накопителя информации 8. Пучок излучения первой поляризации, поступающий на первый вход сумматора оптического сигнала 19 и промодулированный пучок излучения второй поляризации с выхода оптического модулятора, поступающий на второй вход сумматора оптического сигнала 19, суммируются и поступают на выход преобразователя оптического сигнала 11. Пучок лазерного излучателя с выхода преобразователя оптического сигнала поступает на вход расширителя пучка 6, где расширяется до заданного диаметра первой 12 и второй 13 линзами и излучается с выхода задающей станции 1 на ретранслятор 2.

Передаваемый задающей станцией 1 пучок излучения воспринимается первым входом ретранслятора оптического сигнала

2 и через расширитель пучка 20, сфокусированный первой 28 и второй 29 линзами, поступает на вход второго поляризационйого фильтра 21, где разделяется на два пучка излучения первой и второй поляризациями.

Промодулированный на задающей станции 1 пучок излучения с второго выхода . поляризационного фильтра 21 поступает на 5 вход оптического разветвителя 24, где разделяется на 1... вторичных пучков излучения, поступающих на входы одноименных расширителей пучков 26...27, расширяющих вторичные пучки до заданного диаметра. 5

Вторичные пучки излучения с выходов расширителей пучков 26...27, излучаются через вторые передающие выходы ретранслятора

2 на соответствующие мобильные станции

3...4.

Излучаемые вторым выходом ретранслятора 2 вторичные пучки излучения улавливаются приемными входами мобильных станций 3.„4.

5 Принимаемый мобильной станцией 3...4 пучок излучения фокусируется блоком расширителя пучка 35 и со второго приемного выхода блока 35 поступает через оптический модулятор 36 на отражатель 37, кото10 рый направляет вторичный пучок излучения на оптический модулятор 36, где он модулируется информацией, поступающей с выхода кодера — накопителя информации 33 мобильной станции 34, через амплитудный

15 модулятор 34 на управляющий вход оптического модулятора 36. Часть вторичного пучка излучения, поступающего на приемный вход блока расширителя пучка 35,отражается расщепителем пучка блока 35, и поступа20 ет через фотодетектор и усилитель фотодетектора блока 35 на первый приемный выход блока расширителя пучка 35. Сигнал с первого приемного выхода блока 35 поступает на декодер 32,с первого выхода

25 которого сигнал поступает на кодер-накопитель информации 33, где принятая информация запоминается, сигнал со второго выхода декодера 32 управляет работой амплитудного модулятора 34, обеспечивая

30 временную развязку принимаемых и передаваемых мобильной станцией 3...4 посылок информации, модулирующих вторичный пучок излучения.

Вторичный пучок излучения с выхода

35 оптического модулятора 36 поступает на передающий вход блока расширителя пучка 35, где расширяется до заданного диаметра и через выход мобильной станции 3...4 излучается на ретранслятор оптического сигна40 ла 2.

Вторичные пучки излучения, отраженные и промодулированные информацией на мобильных станциях 3...4, улавливаются приемными входами блоков расширителей

45 пучка 26...27, вторым входом ретранслятора оптического сигнала 2.

Блоки расширителей пучков 26...27 фокусируют улавливаемые пучки, детектируют их, усиливают полученный при детектирова0 нии сигнал и выдают его на приемные выходы блоков расширителей пучка 26...27.

Сигналы с приемных выходов блоков расширителей пучка 26...27 поступают на соответствующие входы блока уплотнения 25, 5 который производит временные и/или частотное уплотнение информации, принимаемой от мобильных станций 3...4.

Уплотненный сигнал с выхода блока уплотнения 25 модулирует пучок излучения, первой поляризации, который направляегся

1774510

50

55 отражателем 22 с первого выхода поляризационного фильтра 21 на вход второго оптического модулятора 23, Пучок излучения первой поляризации с выхода оптического модулятора 23, промодулированный уплот.ненной информацией, принятой от мобильных станций 3...4,поступает на передающий вход расширителя пучка 20, где расширяется до заданного диаметра, и через передающий выход расширителя пучка 20 10 поступает на первый выход ретранслятора оптического сигнала 2, который передает

его на задающую станцию 1. Отраженный и промодулированный ретранслятором 2 пучок излучения улавливается приемным 15 входом задающей станции 1, фокусируется второй линзой 13 и поступает на расщепитель пучка 14, который отражает его на фотодетектор 25, Сигнал с выхода фотодетектора 15 усиливается усилителем сигнала фотодетектора 16 и поступает на вход декодера 7, который выделяет заложенную в принятый пучок излучения информацию и выдает ее с первого выхода декодера 7 на блок записи и отображения информации 10.

Второй выход детектора 7 управляет работой кодера, обеспечивая синхронизацию работы системы оптической связи.

Таким образом, предложенное техническое решение за счет введения преобразователя оптического сигнала и ретранслятора оптического сигнала позволяет обеспечить двухстороннюю связь в оптическом диапазоне между задающей станцией и 1... мобильными станциями, Технико-зкономическая эффективность предложенной системы связи по сравнению с прототипом заключается в обеспечении двухсторонней защищенной связи с более надежным обменом информацией между задающей и мобильными станциями, что снижает затраты на создание станций подобного типа, Формула изобретения

1. Система оптической связи, содержащая центральную станцию, включающую а себя последовательно соединенные возбудитель лазера и лазерный излучатель, а также блок записи и отображения информации и последовательно соединенные опто-элетрический ответвитель, декодер, кодер-накопитель информации и оптический модулятор,. второй выход декодера соединен с входом блока записи и отображения информации, опто-электрический ответвитель выполнен в виде последовательно соединенных расширителя пучка, расщепителя пучка, фотодетектора и усилителя, выход которого является электрическим выходом опто-алектрического ответвителя, вход расширителя пучка является входом опто-электрического ответвителя, вход-выход расщепителя пучка является входом-выходом опто-электрического ответвителя и входом-выходом центральной станцйи, и мобильных станций, каждая мобильная станция включает в себя последовательно расположенные на оптической оси опто-электрический ответвитель, оптический модулятор и отражатель и последовательно соединенные декодер, кодер-накопитель информации и ампг итудный модулятор, выход которого соединен с управляющим входом оптического модулятора, электрический выход оптозлектрического ответвителя соединен с входом декодера, второй выход декодера соединен с управляющим входом амплитудного модулятора, опто-электрический ответвитель состоит из расположенных на одной оптической оси первой линзы, ращепителя пучка и второй линзы, выход расщепителя пучка соединен с входом фотодетектора, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого является электрическим выходом опто-электрического ответвителя, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения одновременной двухсторонней связи с мобильными станциями, не имеющими источники излучения, введен ретранслятор оптического сигнала, причем в центральную станцию введены поляризационный фильтр и оптический сумматор, выход которого соединен с входом опто-электрического ответвителя, выход лазерного излучателя соединен с входом поляризационного фильтра, первый выход поляризационного фильтра соединен с первым входом оптического сумматора, второй .вход поляризационного фильтра через оптический модулятор соединен с вторым входом оптического сумматора, а ретранслятор оптического сигнала состоит из согласующего оптического блока, поляризационного

5 фильтра, оптического разветвителя, отражателя, оптического модулятора, блока уплотнения и опто-электрических ответвителей, вход-выход каждого из которых является входом-выходом связи с абонентскими станциями, вход-выход согласующего оптического блока является входом-выходом связи с центральной станцией, выход согпасующего оптического блока соединен с входом поляризационного фильтра, первый выход которого соединен с входом оптического разветвителя, второй выход поляризационного фильтра через отражатель соединен с входом оптического модулятора, выход которого соединен с входом согласующего оптического блока, выходы оптиче1774510

ФиГ.; 2 ского разветвителя соединены с входами соответствующих опто-электрических ответвителей, электрические выходы которых . соединены с соответствующими входами блока уплотнения, выход которого соединен 5 с управляющим входом оптического модулятора, согласующий оптический блок состоит из расположенных на одной оптической оси первой линзы, сумматора и второй линзы, второй вход сумматора является вторым входом согласующего оптического блока, 1774510

1774510

1774510

Составитель А. Александров

Техред М,Моргентал . Корректор Н. Тупица

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3936 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5