Способ многоканальной передачи оптических сигналов



Способ многоканальной передачи оптических сигналов
Способ многоканальной передачи оптических сигналов
Способ многоканальной передачи оптических сигналов

 

H04B10 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2459271:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к лазерным системам связи. Техническим результатом является повышение устойчивости передачи информации нескольким абонентам за счет дублирования основного оптического канала дополнительными каналами. В способе устанавливают лазерные приемные устройства на удалении с расположением в стороне относительно рассматриваемой оси распространения пучка излучения передающего лазерного средства, приемное устройство осуществляет прием рассеянного атмосферой излучения передающего лазерного устройства, приемные антенны лазерных приемных устройств ориентируют в направлении оси пучка передающего лазерного устройства, а передаваемую лазерным передающим устройством информацию выделяют каждым из лазерных приемных устройств по изменению величины амплитуды переднего и заднего фронтов выходного импульса фотоприемника. 3 ил.

 

Изобретение относится к области оптико-электронных систем и может быть использовано в лазерных (оптических) системах связи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) (см., например, Аджалов В.И. Патент №21977783, Россия, H04B 10/00, заявлен 15.03.2001, опубликован 27.03.2003. Способ организации доступа к сети передачи пакетов данных. - М.: РОСПАТЕНТ, 2003) является способ организации доступа к сети передачи пакетов данных, основанный на перенацеливании пучка излучения лазерного передающего устройства в направление соответствующего приемного устройства. Недостатком способа является сложность юстировки и, соответственно, возможность потери части передаваемой информации абонентами (приемными устройствами), обусловленной рассогласованием ориентации приемной и передающей оптических антенн (особенно в подвижной линии связи).

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение устойчивости передачи информации нескольким абонентам за счет дублирования основного оптического канала дополнительными каналами менее критичными к ориентации диаграмм направленности оптических антенн.

Технический результат достигается тем, что в известном способе многоканальной передачи оптических сигналов, основанном на нацеливании потока излучения лазерного передающего устройства в направлении одного из N лазерных приемных устройств, установке N-1 лазерных приемных устройств на удалениях, позволяющих им осуществлять прием рассеянного атмосферой излучения передающего лазерного устройства, ориентации приемных антенн N-1 лазерных приемных устройств в направлении оси пучка передающего лазерного средства, выделении передаваемой лазерным передающим устройством информации каждым из N-1 лазерным приемным устройством по изменению величины амплитуды переднего и заднего фронтов выходного импульса фотоприемника.

Сущность изобретения заключается в применении определенного количества приемных устройств, устанавливаемых на определенном удалении относительно направления распространения оптического излучения передающего устройства. Выбор дальности размещения приемных устройств определяется энергетической доступностью рассеянной атмосферой составляющей излучения передающего устройства. При этом изменения величины выходного сигнала приемного устройства будет «повторять» информационный характер амплитудной модуляции излучения передающего устройства. Это дает возможность принимать информацию, передаваемую по оптическому каналу связи нескольким абонентам, использующим в силу свойств распространения оптического излучения в атмосфере приемные устройства, менее критичные к юстировке оптических приемопередающих антенн.

На основе теории рассеяния и переноса рассеянного излучения в атмосфере (см., например, Козирацкий Ю.Л., Козирацкий А.Ю., Кусакин А.В. и др. Оценка энергетических и временных характеристик рассеянного импульсного лазерного излучения. - Журнал Антенны, №4, 2007, стр.16-19) применительно к импульсному оптическому сигналу с внутренней амплитудной модуляцией разработана имитационная модель, подтверждающая возможность приема рассеянного излучения с сохранением закона модуляции в выходном сигнале приемного устройства. На фигуре 1 представлена геометрическая схема рассеяния в направлении приемного устройства 2 оптического импульса генерируемого передающим устройством 1 (с - скорость распространения лазерного излучения в атмосфере, τu - длительность оптического импульса, γ - направление приема излучения (направление ориентации диаграммы направленности оптической антенны приемного устройства), lнабл - длина участка наблюдения приемным устройством лазерного пучка (определяется углом поля зрения формирующей оптики β). Ось распространения излучения предающего устройства 1 сориентирована с координатной осью z. Приемное устройство 2 располагается в стороне относительно рассматриваемой оси. При этом ширина диаграммы направленности приемного устройства 2 намного шире длительности передаваемого импульса и диаметра сечения лазерного пучка. Это обеспечивает попадание полного пространственно-временного объема лазерного импульса в поле зрения приемного устройства 2. А также снимает ограничения по строгой юстировке приемной антенны устройства 2 в направление оси лазерного пучка, формируемого передающим устройством 1.

Для анализа процесса рассеяния интенсивность импульсного оптического излучения передающего устройства 1 можно представить в виде:

где αΣ - суммарный показатель ослабления лазерного излучения на дальности z, I0 - интенсивность лазерного излучения на выходе лазерного устройства, ΔIм - изменение интенсивности лазерного излучения по закону амплитудной модуляции, wмод - частота модулирующего сигнала.

В процессе распространения импульса по оси z в зависимости от нахождения в поле зрения формирующей оптики приемника наблюдается изменение величины потока мощности рассеянного излучения в направлении приемного устройства 2, которое можно разбить на три этапа. Первый этап по мере приближения импульса к границе поля зрения приемника характеризуется ростом потока мощности в приемной плоскости устройства 2. Второй этап характеризуется относительным постоянством потока мощности в приемной плоскости устройства 2, так как весь объем подсвеченного импульсом рассеивающего образования находится в поле зрения формирующей оптики приемника. Третий этап по мере выхода импульса из поля зрения приемного устройства 2 характеризуется спадом потока мощности рассеянного излучения в приемной плоскости приемника.

Интенсивность рассеянного излучения элементарным объемом в направлении приемного устройства можно представить в упрощенном виде (см., например, Козирацкий Ю.Л., Козирацкий А.Ю., Кусакин А.В. и др. Оценка энергетических и временных характеристик рассеянного импульсного лазерного излучения. - Журнал Антенны, №4, 2007, стр.16-19)

где f(θ) - индикатриса рассеяния в направлении приемного устройства 2; σ - объемный коэффициент рассеяния; Snp - площадь приемника; Vp - рассеивающий объем аэрозольного образования.

Тогда выходной сигнал приемника будет иметь вид (см., например, Гильярди P.M., Карп Ш. Оптическая связь. - М.: Связь, 1978, стр.47-53)

где α - константа пропорциональности.

В результате имитационного моделирования процесса рассеяния модулированного импульсного излучения передающего устройства 1 получена зависимость нормированных значений выходного сигнала фотодетектора приемного устройства 2 от времени нахождения импульса в поле зрения формирующей оптики (Фиг.2). Расчеты проводились со следующими исходными данными: расстояние до начала наблюдения l0=1000 м; τu=10-6 c; расстояние от оси лазерного излучения до приемника по перпендикулярному направлению H=2000 м; направление приема излучения γ=90°; угол обзора приемника β=50°; длина волны излучения λ=1.06 мкм; мощность передатчика P=106 Bт; площадь приемника S=10-2 м2; коэффициент объемного рассеяния ; m=0,3 - значение глубины модуляции передаваемого сигнала при амплитудной модуляции; значения индикатрисы рассеяния выбирались для стандартных погодных условий. Характер хода зависимостей показывает, что на начальном и конечном этапах формирования импульса выходного сигнала фотодетектора происходят изменения его амплитуды, которые отражают модулирующую составляющую излучения предающего устройства 1. Модуляционные изменения амплитуды переднего и заднего фронтов выходного импульса фотодетектора позволяют детектировать передаваемую информацию передающим устройством 1.

На фигуре 3 представлена блок-схема устройства. Блок-схема устройства содержит лазерное передающее устройство 1, приемное устройство лазерного излучения основного канала 2, N-1-e количество приемных устройств лазерного излучения N-1-x дополнительных каналов 3.

Устройство работает следующим образом. Лазерное передающее устройство 1 передает информацию по основному оптическому каналу приемному устройству лазерного излучения основного канала 2. Установленные на энергетически доступном расстоянии приемные устройства лазерного излучения дополнительных каналов 3 также приминают информацию, передаваемую по основному каналу путем регистрации рассеянного в атмосфере излучения передающего устройства 1. При этом приемные устройства дополнительных каналов осуществляют выделение информации по переднему и заднему фронтам выходных сигналов фотоприемников путем их сверки по времени, что обеспечивает дополнительное усиление.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства, заключающиеся в возможности организации дополнительных каналов передачи информации, менее критичных к ориентации диаграмм направленности оптических антенн за счет приема рассеянного аэрозольным образованием оптического излучения. Тем самым предлагаемый авторами способ устраняет недостатки прототипа, особенно проявляющиеся при организации подвижной линии оптической связи.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ многоканальной передачи оптических сигналов, основанный на нацеливании потока излучения лазерного передающего устройства в направлении одного из N лазерных приемных устройств, установке N-1 лазерных приемных устройств на удалениях, позволяющих им осуществлять прием рассеянного атмосферой излучения передающего лазерного устройства, ориентации приемных антенн N-1 лазерных приемных устройств в направлении оси пучка передающего лазерного средства, выделении передаваемой лазерным передающим устройством информации каждым из N-1 лазерным приемным устройством по изменению величины амплитуды переднего и заднего фронтов выходного импульса фотоприемника.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и электротехнические узлы и устройства.

Способ многоканальной передачи оптических сигналов, основанный на нацеливании потока излучения лазерного передающего устройства в направлении одного из N лазерных приемных устройств, отличающийся тем, что устанавливают N-1 лазерные приемные устройства на удалении с расположением в стороне относительно рассматриваемой оси распространения пучка излучения передающего лазерного средства, при этом ширина диаграммы направленности приемного устройства намного шире длительности передаваемого импульса и диаметра сечения лазерного пучка, позволяющим им осуществлять прием рассеянного атмосферой излучения передающего лазерного устройства, приемные антенны N-1 лазерных приемных устройств ориентируют в направлении оси пучка передающего лазерного устройства, а передаваемую лазерным передающим устройством информацию выделяют каждым из N-1 лазерным приемным устройством по изменению величины амплитуды переднего и заднего фронтов выходного импульса фотоприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области беспроводной оптической связи. .

Изобретение относится к радиотехнике и оптоэлектронике, а именно к волоконно-оптическим системам передачи аналоговых сигналов. .

Изобретение относится к области оптической связи и может быть использовано в системах связи между различными устройствами, как мобильными, так и стационарными. .

Изобретение относится к технике проводной подводно-кабельной цифровой связи и может быть использовано для организации связи подводных объектов между собой в подводном положении, судов, а также с береговыми командными пунктами.

Изобретение относится к устройству контроля доступа с замком, имеющим запорный элемент, исполнительным элементом для запорного элемента, электронным ключом, электрической схемой с приемным блоком для приема идентификационных данных ключа и схемой обработки для установления права доступа на основе принятых идентификационных данных, причем схема обработки взаимодействует с исполнительным элементом и/или запорным элементом для выборочного открытия или закрытия замка.

Изобретение относится к разделам радиотехники, электрической и оптической связи с использованием нанотехнологий, в которых рассматриваются методы обработки сигналов в процессе их передачи и приема.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам, используемым для телеметрии и удаленного управления системами связи.

Изобретение относится к средствам отображения в оптической транспортной сети. .

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу получения тетрафторсилана и газу на его основе. .

Изобретение относится к системам однофотонных датчиков и способам регистрации и анализа многоцветного флуоресцентного излучения от биологических образцов

Изобретение относится к способам оптической связи и локации и может быть использовано в системах цифровой и аналоговой связи как в волоконно-оптических, так и в открытых линиях связи, а также в оптической локации

Изобретение относится к области оптической связи и предназначено для повышения стабильности и надежности системы оптической связи за счет оптимизации порога принятия решения оптического приемника
Наверх