Устройство оптического приемника лазерной линии связи

 

Устройство оптического приемника лазерной линии связи относится к области лазерной связи и может быть использовано в атмосферных лазерных линиях связи при приеме сообщения в условиях изменяющейся фоновой обстановки. Совокупность введенных в устройство элементов: последовательно расположенных на оптической оси оптической приемной системы (ОПС), голографического отражающего фильтра (ГОФ), светофильтра, а также первого и второго фотодетекторов (ФД) и устройства обработки, и их связей позволяет произвести оценку фоновой помехи непосредственно в ходе приема сообщения и тем самым снизить среднюю вероятность ошибочного различения символов, что и является достигаемым техническим результатом. ОПС направляет принятое излучение на ГОФ, расположенный под углом α к оптической оси. ГОФ решает задачу пространственного разнесения спектральных составляющих излучения на несодержащие сигнал, которые ограничиваются светофильтром и преобразуются в электрический сигнал первым ФД, и содержащие сигнал, которые преобразуются вторым ФД. Получая информацию от первого ФД, содержащую данные о мощности передаваемого оптического сигнала и информацию от второго ФД, по которой оценивается мощность фона, устройство обработки принимает решение: какой из двух сигналов "0" или "1" был принят оптическим приемником на рассматриваемом интервале времени. 1 ил.

Изобретение относится к области лазерной связи и может быть использовано в атмосферных лазерных линиях связи при приеме сообщения в условиях изменяющейся фоновой обстановки.

Наиболее близким по техническим признакам к настоящему устройству оптического приемника лазерной линии связи является устройство оптического приемника [3], которое содержит последовательно расположенные на оптической оси оптическую приемную систему (ОПС), светофильтр со спектральной полосой пропускания Δλ₁, фотодетектор (ФД), выход которого электрически связан с устройством обработки.

Недостатком прототипа является то, что он не учитывает изменение фоновой обстановки в процессе приема сообщения, что приводит к росту средней вероятности ошибочного различения сигналов. Особенно это проявляется днем при длительных сеансах связи (за счет перемещения Солнца), при организации связи между подвижными объектами (за счет изменения пространственной ориентации приемника), а также при приеме сигнала на фоне "разорванной" облачности (за счет большой пространственной неоднородности яркости фона).

Для устанения отмеченных недостатков в устройство оптического приемника лазерной линии связи, содержащее оптическую приемную систему (ОПС), светофильтр со спектральной полосой пропускания Δλ₁, фотодетектор ФД1 и устройство обработки, причем на оптической оси последовательно расположены ОПС, светофильтр и ФД1, а выход ФД1 электрически связан с устройством обработки, введены голографический отражающий фильтр (ГОФ) со спектральными полосами отражения Δλ₂ и пропускания Δλ₃, удовлетворяющий условию Δλ₃≥Δλ₁>Δλ₂, фотодетектор ФД2, причем ГОФ расположен на оптической оси под углом α (к оси) между ОПС и светофильтром, а ФД2, выход которого электрически связан с устройством обработки, детектирует оптическое излучение, прошедшее ОПС и отраженное ГОФ.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное техническое решение отличается введением в состав устройства голографического отражающего фильтра, расположенного под углом α к оптической оси, что позволило наряду с решением традиционной для светофильтра задачи - ограничение мощности фоновой помехи за счет отсечения спектральных составляющих оптического излучения, не входящих в состав принимаемого сигнала, - решить задачу пространственного разнесения спектральных составляющих принятого ОПС излучения на содержащие и не содержащие сигнал; дополнительного фотодетектора ФД2, на вход которого поступают отраженные ГОФ содержащие сигнал спектральные составляющие излучения (в полосе Δλ₂). Спектральные составляющие излучения, не содержащие сигнал (прошедшие ГОФ), ограничиваются светофильтром с полосой Δλ₁>Δλ₂, преобразуются фотодетектором ФД1 в электрический сигнал, который используется в устройстве обработки для текущей оценки мощности фонового излучения.

Таким образом, совокупность введенных в устройство элементов и их связей позволила произвести оценку мощности фоновой помехи непосредственно в ходе приема сообщения и тем самым снизить среднюю вероятность ошибочного различения символов при работе в условиях изменяющейся фоновой обстановки, что было практически невозможно при использовании прототипа. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна". Кроме того, так как требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной патентной и научно-технической литературе не обнаружена на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, состоящая из оптической приемной системы 1, голографического отражающего фильтра 2, светофильтра 3, первого фотодетектора ФД1 4, второго фотодетектора ФД2 5 и устройства обработки 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Оптическая приемная система (ОПС) направляет принятое излучение на голографический отражающий фильтр (ГОФ), расположенный под углом α к оптической оси. ГОФ отражает (под углом 2α) на ФД2 излучение, спектральные составляющие которого лежат в полосе [λ-Δλ₂/2; λ+Δλ₂/2], где λ - рабочая длина волны лазерной линии связи. ФД2 преобразует падающее на него оптическое излучение в электрический сигнал, который поступает в устройство обработки. Оптическое излучение, прошедшее ГОФ, попадает на светофильтр, в результате чего на вход ФД4 поступает излучение фона со спектральными составляющими, принадлежащими [λ-Δλ₁/2; λ-Δλ₂/2] и [λ+Δλ₂/2; λ+Δλ₁/2]. Эти составляющие преобразуются ФД1 в электрический сигнал, по которому устройство обработки, куда он поступает с ФД1, оценивает мощность фона в полосе [λ-Δλ₂/2; λ+Δλ₂/2]. Исходя из полученной информации от ФД1 и ФД2 устройство обработки принимает решение: какой из двух сигналов ("0" или "1") был принят оптическим приемником на рассматриваемом интервале времени.

Источники информации 1. Гальярди Р.М., Карп Ш. Оптическая связь: Пер. с англ./ Под ред. А.Г. Шереметьева. - М,: Связь, 1978. - 424с.

2. Агишев Р. Р. Защита от фоновой помехи в оптико-электронных системах контроля состояния атмосферы. - М.: Машиностроение, 1994. - 128с.

3. Элементная база оптико-электронных приборов. Ю.М.Андреев и др./ Под общей ред.В.Е.Зуева, М.В.Кабанова. - Томск: МП "РАСКО", 1992. - 274с.

Формула изобретения

Устройство оптического приемника лазерной линии связи, содержащее оптическую приемную систему (ОПС), светофильтр, фотодетектор ФД1 и устройство обработки, причем на оптической оси последовательно расположены ОПС, светофильтр и ФД1, а выход ФД1 электрически связан с устройством обработки, отличающееся тем, что устройство снабжено голографическим отражающим фильтром (ГОФ), расположенным на оптической оси под углом α к оси между ОПС и светофильтром, фотодетектором ФД2, связанным оптически с ГОФ и электрически с устройством обработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1