RU2217872C1 - Laser communication terminal - Google Patents
Laser communication terminal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217872C1 RU2217872C1 RU2002109192A RU2002109192A RU2217872C1 RU 2217872 C1 RU2217872 C1 RU 2217872C1 RU 2002109192 A RU2002109192 A RU 2002109192A RU 2002109192 A RU2002109192 A RU 2002109192A RU 2217872 C1 RU2217872 C1 RU 2217872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- image
- module
- optical
- optical antenna
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 82
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 14
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области лазерной связи и может быть использовано в лазерных линиях связи, установленных на мачтах, высотных зданиях или на подвижных объектах, например космических аппаратах. The invention relates to the field of laser communication and can be used in laser communication lines installed on masts, high-rise buildings or on moving objects, such as spacecraft.
Известно устройство оптической линии связи [1], в котором на приемном конце линии оптической связи совмещение центра приемной апертуры приемника и энергетического центра пятна оптического излучения производится путем оценки сигнала рассогласования и соответствующего перемещения приемной апертуры приемника в пространстве. A device for an optical communication line [1] is known, in which at the receiving end of the optical communication line, the center of the receiving aperture of the receiver and the energy center of the spot of optical radiation are combined by evaluating the error signal and the corresponding movement of the receiving aperture of the receiver in space.
Наиболее близким по техническим признакам к настоящему устройству терминала лазерной связи является устройство терминала лазерной связи, содержащий приемник сигнала данных, N, где N≥5, оптических антенных модулей, установленных параллельно, N устройств наведения, N оптических анализаторов изображения, базовый элемент, опорно-поворотное устройство, кинематически соединенное с базовым элементом, модуль лазерного передающего устройства, содержащий лазерный генератор с устройством модуляции лазерного излучения, выход которого через волоконно-передающую шину соединен с входом прямого изображения оптического анализатора изображения, модуль фотоприемного устройства прямого изображения, содержащий N-1 каналов, модуль фотоприемных устройств координатного изображения, содержащий N каналов, входы которого через волоконно-координатную шину соединены с выходом координатного изображения каждого из N оптических анализаторов изображения, источник сигнала данных, электрически соединенный с модулем лазерного передающего устройства, причем каждый из N оптических антенных модулей оптически и механически соединен с соответствующим из N устройств наведения, каждое из которых оптически и механически соединено с соответствующим из N анализаторов изображения, N-1 оптических антенных модулей с соответствующими им N-1 устройствами наведения и N-1 оптическими анализаторами изображения жестко установлены на базовом элементе, выходы прямого изображения каждого из N-1 оптических анализаторов изображения, жестко установленных на базовом элементе, через волоконно-приемную шину соединены с входом модуля фотоприемного устройства прямого изображения, а выход модуля фотоприемного устройства прямого изображения электрически соединен с входом приемника сигнала данных, выходы управления модуля фотоприемных устройств координатного изображения через шину управления электрически соединены соответственно с входом управления каждого из N устройств наведения и входом управления опорно-поворотного устройства, при этом оптический анализатор изображения, вход прямого изображения которого соединен с модулем лазерного передающего устройства, и соответствующие ему оптический антенный модуль с устройством наведения жестко установлены на базовом элементе [2]. The closest in technical features to this laser communication terminal device is a laser communication terminal device containing a data signal receiver, N, where N≥5, optical antenna modules mounted in parallel, N pointing devices, N optical image analyzers, a basic element, a reference a rotary device kinematically connected to the base element, a laser transmission device module comprising a laser generator with a laser radiation modulation device, the output of which is through a fiber the transmission line is connected to the direct image input of the optical image analyzer, the direct image receiving device module containing N-1 channels, the coordinate image receiving device module containing N channels, the inputs of which are connected to the output of the coordinate image of each of N through the fiber coordinate bus optical image analyzers, a data signal source electrically connected to a laser transmitting device module, each of N optical antenna modules optically and mechanically connected to the corresponding of N pointing devices, each of which is optically and mechanically connected to the corresponding of N image analyzers, N-1 optical antenna modules with their corresponding N-1 pointing devices and N-1 optical image analyzers are rigidly mounted on the base element, the direct image outputs of each of the N-1 optical image analyzers, rigidly mounted on the base element, through a fiber-receiving bus connected to the input of the photodetector module VA direct image, and the output module of the direct photodetector device is electrically connected to the input of the data signal receiver, the control outputs of the photodetector module of the coordinate image via the control bus are electrically connected respectively to the control input of each of the N guidance devices and the control input of the slewing device, optical image analyzer, the direct image input of which is connected to the module of the laser transmitting device, and the corresponding matic antenna module with pointing device is rigidly mounted on the base member [2].
Недостатком прототипа является то, что систематическая ошибка наведения лазерного пучка на противоположный терминал, вызванная, например, состоянием среды распространения (атмосферой) [3] или разъюстировкой терминала за счет вибрации опоры, приводит к наличию систематической составляющей в отклонении энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях относительно геометрического центра фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, жестко установленными на базовом элементе, что приводит к снижению мощности лазерного излучения, принимаемого этими оптическими антенными модулями. При этом понижается энергетический потенциал лазерной линии связи, образованной двумя терминалами лазерной связи. Это в свою очередь приводит или к завышению мощности передатчика, или к снижению дальности связи, или к снижению скорости (или качества) передачи информации. The disadvantage of the prototype is that the systematic error of pointing the laser beam at the opposite terminal, caused, for example, by the state of the propagation medium (atmosphere) [3] or misalignment of the terminal due to vibration of the support, leads to the presence of a systematic component in the deviation of the energy center of the laser spot on optical antenna modules relative to the geometric center of the figure formed by N-1 optical antenna modules rigidly mounted on the base element, which leads to lower the power of the laser radiation received by these optical antenna modules. In this case, the energy potential of the laser communication line formed by two laser communication terminals decreases. This, in turn, leads either to an overestimation of the transmitter power, or to a decrease in the communication range, or to a decrease in the speed (or quality) of information transmission.
Для устранения отмеченных недостатков в устройство терминала лазерной связи, содержащее приемник сигнала данных, N, где N≥5, оптических антенных модулей, установленных параллельно, N устройств наведения, N оптических анализаторов изображения, базовый элемент, опорно-поворотное устройство, кинематически соединенное с базовым элементом, модуль лазерного передающего устройства, содержащий лазерный генератор с устройством модуляции лазерного излучения, выход которого через волоконно-передающую шину соединен с входом прямого изображения оптического анализатора изображения, модуль фотоприемного устройства прямого изображения, содержащий N-1 каналов, модуль фотоприемных устройств координатного изображения, содержащий N каналов, входы которого через волоконно-координатную шину соединены с выходом координатного изображения каждого из N оптических анализаторов изображения, источник сигнала данных, электрически соединенный с модулем лазерного передающего устройства, причем каждый из N оптических антенных модулей оптически и механически соединен с соответствующим из N устройств наведения, каждое из которых оптически и механически соединено с соответствующим из N анализаторов изображения, N-1 оптических антенных модулей с соответствующими им N-1 устройствами наведения и N-1 оптическими анализаторами изображения жестко установлены на базовом элементе, выходы прямого изображения каждого из N-1 оптических анализаторов изображения, жестко установленных на базовом элементе, через волоконно-приемную шину соединены с входом модуля фотоприемного устройства прямого изображения, а выход модуля фотоприемного устройства прямого изображения электрически соединен с входом приемника сигнала данных, выходы управления модуля фотоприемных устройств координатного изображения через шину управления электрически соединены соответственно с входом управления каждого из N устройств наведения и входом управления опорно-поворотного устройства, дополнительно введены второй базовый элемент, блок управления, производящий вычисление координат энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях и формирующий сигнал рассогласования между координатами энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях и геометрическим центром фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, жестко установленными на базовом элементе, инвертор сигнала рассогласования, блок перемещения, осуществляющий перемещение в пространстве второго базового элемента, причем блок перемещения жестко установлен на базовом элементе, а второй базовой элемент кинематически соединен с блоком перемещения, оптический анализатор изображения, вход прямого изображения которого соединен с модулем лазерного передающего устройства, и соответствующие ему оптический антенный модуль с устройством наведения жестко установлены на второй базовый элемент, модуль фотоприемных устройств координатного изображения через шину электрически соединен с блоком управления, а выход блока управления электрически через инвертор сигнала рассогласования связан со входом управления блока перемещения. To eliminate the noted drawbacks, a laser communication terminal device containing a data signal receiver, N, where N≥5, optical antenna modules installed in parallel, N guidance devices, N optical image analyzers, a basic element, a rotary support device, kinematically connected to the basic element, a laser transmitting device module, comprising a laser generator with a laser radiation modulation device, the output of which is connected via a fiber-transmission bus to the direct image input optical image analyzer, a direct image photodetector module containing N-1 channels, a coordinate image photodetector module containing N channels, the inputs of which are connected via a fiber-coordinate bus to the output of the coordinate image of each of the N optical image analyzers, a data signal source, electrically connected to a laser transmitter module, each of the N optical antenna modules being optically and mechanically connected to a corresponding N device Guiding properties, each of which is optically and mechanically connected to the corresponding of N image analyzers, N-1 optical antenna modules with their corresponding N-1 pointing devices and N-1 optical image analyzers are rigidly mounted on the base element, the outputs of the direct image of each of N -1 optical image analyzers, rigidly mounted on the base element, are connected through the fiber-receiving bus to the input of the direct photodetector module, and the output of the photodetector module two direct images are electrically connected to the input of the data signal receiver, the control outputs of the module of the photodetector devices of the coordinate image through the control bus are electrically connected respectively to the control input of each of the N guidance devices and the control input of the slewing device, a second basic element is added, a control unit producing the calculation of the coordinates of the energy center of the laser spot on the optical antenna modules and generating the error signal between the coordinates of the energy center of the laser spot on the optical antenna modules and the geometric center of the figure formed by N-1 optical antenna modules rigidly mounted on the base element, the mismatch signal inverter, a movement unit that moves in the space of the second basic element, and the movement unit is rigidly mounted on the basic element, and the second basic element is kinematically connected to the displacement unit, an optical image analyzer, the direct input is shown which is connected to the module of the laser transmitting device, and the corresponding optical antenna module with the pointing device is rigidly mounted on the second base element, the module of the photodetector devices of the coordinate image is electrically connected via the bus to the control unit, and the output of the control unit is electrically connected through the inverter of the error signal to the input control unit displacement.
Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное техническое решение отличается введением в состав устройства второго базового элемента, блока управления, производящего вычисление координат энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях и формирующего сигнал рассогласования между координатами энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях и геометрическим центром фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, жестко установленными на базовом элементе, инвертора сигнала рассогласования, блока перемещения, осуществляющего перемещение в пространстве второго базового элемента, причем блок перемещения жестко установлен на базовом элементе, а второй базовой элемент кинематически соединен с блоком перемещения, оптического анализатора изображения, вход прямого изображения которого соединен с модулем лазерного передающего устройства, и тем, что соответствующие ему оптический антенный модуль с устройством наведения жестко установлены на второй базовый элемент, модуль фотоприемных устройств координатного изображения через шину электрически соединен с блоком управления, а выход блока управления электрически через инвертор сигнала рассогласования связан со входом управления блока перемещения, что позволило непосредственно на приемном конце линии лазерной связи производить оценку систематической составляющей в отклонении энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях относительно геометрического центра фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, используемыми для приема, и осуществлять компенсацию этого рассогласования за счет пространственного перемещения оптического антенного модуля (на величину этого рассогласования, только в противоположном направлении), используемого для передачи и в качестве маякового устройства, на который наводятся N оптических антенных модулей противоположного терминала лазерной связи (на передающем конце лазерной линии связи). Это позволило поднять энергетический потенциал лазерной линии связи, состоящей из двух терминалов, в К раз, где К>1. A comparative analysis with the prototype showed that the claimed technical solution is distinguished by the introduction of a second basic element, a control unit, which computes the coordinates of the energy center of the laser spot on the optical antenna modules and generates a mismatch between the coordinates of the energy center of the laser spot on the optical antenna modules and the geometric center of the figure formed by the N-1 optical antenna modules rigidly mounted on the base ment, inverter of the error signal, a moving unit moving in space of the second basic element, the moving unit being rigidly mounted on the basic element, and the second basic element kinematically connected to the moving unit, an optical image analyzer, the direct image input of which is connected to the laser transmitter unit , and the fact that the corresponding optical antenna module with the pointing device is rigidly mounted on the second basic element, the photodetector module coordinate image devices via the bus is electrically connected to the control unit, and the output of the control unit is electrically connected through the inverter of the error signal to the control input of the displacement unit, which allows directly at the receiving end of the laser communication line to evaluate the systematic component in the deviation of the energy center of the laser spot on optical antennas modules relative to the geometric center of the figure formed by N-1 optical antenna modules used for I receive, and compensate for this mismatch due to the spatial movement of the optical antenna module (by the size of this mismatch, only in the opposite direction) used for transmission and as a beacon device, onto which N optical antenna modules are guided on the opposite laser communication terminal (on the transmitting end of the laser line). This made it possible to increase the energy potential of the laser communication line, which consists of two terminals, by a factor of K, where K> 1.
Таким образом, совокупность введенных в устройство элементов и их связей позволила поднять энергетический потенциал лазерной линии связи, состоящей из двух терминалов, и тем самым или снизить требования к мощности передатчика (поднять энергетическую скрытность передачи), или увеличить дальность связи, или увеличить скорость и качество передачи информации, что было практически невозможно при использовании прототипа. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна". Кроме того, так как требуемый технический результат достигается всей введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной патентной и научно-технической литературе не обнаружена на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the totality of the elements and their connections introduced into the device made it possible to increase the energy potential of the laser communication line, which consists of two terminals, and thereby either reduce the transmitter power requirements (increase the transmission energy secrecy), or increase the communication range, or increase the speed and quality information transfer, which was almost impossible when using the prototype. Therefore, the technical solution meets the criterion of "novelty." In addition, since the required technical result is achieved by the entire set of essential features introduced, which is not found in the well-known patent and scientific literature at the filing date of the application, the invention meets the criterion of "inventive step".
На чертеже изображена структурная схема терминала лазерной связи, где 1 - оптический антенный модуль, 2 - устройство наведения, 3 - оптический анализатор изображения, 4 - волоконно-передающая шина, 5 - модуль лазерных передающих устройств, 6 - источник сигнала данных, 7 - второй базовый элемент, 8 - блок перемещения, 9 - базовый элемент, 10 - инвертор сигнала рассогласования, 11 - волоконно-приемная шина, 12 - модуль фотоприемных устройств прямого изображения, 13 - приемник сигнала данных, 14 - волоконно-координатная шина, 15 - модуль фотоприемных устройств координатного изображения, 16 - шина, 17 - блок управления, 18 - опорно-поворотное устройство, 19 - шина управления. The drawing shows a structural diagram of a laser communication terminal, where 1 is an optical antenna module, 2 is a pointing device, 3 is an optical image analyzer, 4 is a fiber transmission bus, 5 is a module of laser transmitting devices, 6 is a data signal source, 7 is a second basic element, 8 - displacement block, 9 - basic element, 10 - mismatch signal inverter, 11 - fiber-receiving bus, 12 - module of direct photo-receiving devices, 13 - data signal receiver, 14 - fiber-coordinate bus, 15 - module photodetector coo dinatnogo Image 16 - tire 17 - control unit 18 - Slewing, 19 - control bus.
Терминал связи работает в режиме наведения, передачи данных и приема данных следующим образом [2]. The communication terminal operates in the guidance, data transmission and reception of data as follows [2].
Терминал лазерной связи освещается с противоположного конца линии связи, где используется такой же или аналогичный терминал, лазерным излучением, формируемым противоположным терминалом. Это излучение принимается всеми N оптическими антенными модулями 1, установленными на базовом элементе 9 и втором базовом элементе 7, часть которых (N-1) выделяется для приема данных, другая часть - для передачи данных. Принятое в каждом антенном модуле 1 излучение проходит устройство наведения 2 и оптический анализатор 3, оптически и механически связанные с антенным модулем, разделяясь в оптическом анализаторе 3 по каналам прямого изображения и каналам координатного изображения. Оптические выходы N каналов координатного изображения волоконной оптикой объединяются в волоконно-координатную шину 14, соединяющую их с модулем фотоприемных устройств координатного изображения 15, содержащим N каналов, который преобразует оптические сигналы в электрические, несущие информацию об угловом рассогласовании оптической оси каждого оптического антенного модуля 1 относительно направления прихода освещаемого лазерного излучения. Если все оптические анализаторы изображения 3 одинаковы и выполнены на бипризменных делителях поля, то модуль фотоприемных устройств координатного изображения 15 просто содержит набор квадрантных фотоприемников по числу антенных модулей, причем каждый фотоприемник соединен четырехволоконной шиной с выходом координатного изображения соответствующего анализатора изображения 3. The laser communication terminal is illuminated from the opposite end of the communication line, where the same or similar terminal is used, by laser radiation generated by the opposite terminal. This radiation is received by all N optical antenna modules 1 mounted on the base element 9 and the second base element 7, part of which (N-1) is allocated for receiving data, the other part for data transmission. The radiation received in each antenna module 1 passes through the guidance device 2 and the optical analyzer 3, which are optically and mechanically coupled to the antenna module, being separated in the optical analyzer 3 by direct image channels and coordinate image channels. The optical outputs of the N channels of the coordinate image by fiber optics are combined into a fiber-coordinate bus 14 connecting them to the module of the photodetector devices of the coordinate image 15 containing N channels, which converts the optical signals into electrical signals that carry information about the angular mismatch of the optical axis of each optical antenna module 1 relative to directions of arrival of the illuminated laser radiation. If all optical image analyzers 3 are the same and are made on biprismatic field dividers, then the coordinate photodetector module 15 simply contains a set of quadrant photodetectors according to the number of antenna modules, each photodetector connected by a four-fiber bus to the coordinate image output of the corresponding image analyzer 3.
Сформированные в модуле фотоприемных устройств координатного изображения 15 электрические сигналы по электрической шине управления 19 поступают на опорно-поворотное устройство 18, кинематически связанное с базовым элементом 9, и персонально на каждое устройство наведения 2, то есть электрическая шина управления 19 распределяет эти сигналы соответственно на вход управления опорно-поворотного устройства 18 и входы управления каждого из N устройств наведения 2. The electrical signals generated in the module of photodetector devices of the coordinate image 15 are transmitted via an electric control bus 19 to a slewing-rotary device 18 kinematically connected to the base element 9, and personally to each pointing device 2, that is, the electric control bus 19 distributes these signals respectively to the input control slewing device 18 and the control inputs of each of the N guidance devices 2.
Таким образом осуществляется наведение оптических антенных модулей в целом и индивидуальное точное наведение лазерного пучка или полей зрения каждого из этих модулей. In this way, optical antenna modules as a whole are guided and individual precise guidance of the laser beam or fields of view of each of these modules is carried out.
Каналы прямого изображения одного оптического антенного модуля 1, выделенного для передачи данных, волоконной оптикой объединяются в волоконно-передающую шину 4, соединенную с модулем лазерного передающего устройства 5, содержащим лазерный генератор с устройством модуляции лазерного излучения сигналом данных и электрически соединенным с источником сигнала данных 6. В результате на выходе одного оптического антенного модуля 1, выделенного для передачи данных, формируется модулированный лазерный пучок, несущий сигналы данных и направленный на противоположный терминал лазерной связи. The direct image channels of one optical antenna module 1, allocated for data transmission, are coupled by fiber optics into a fiber transmission bus 4 connected to a module of a laser transmitting device 5 containing a laser generator with a device for modulating laser radiation with a data signal and electrically connected to a data signal source 6 As a result, at the output of one optical antenna module 1, allocated for data transmission, a modulated laser beam is formed, carrying data signals and direction ny laser to the opposite communication terminal.
Каналы прямого изображения N-1 оптических антенных модулей 1, выделенных для приема данных, волоконной оптикой по волоконно-приемной шине 11 объединяются в модуль фотоприемных устройств прямого изображения 12, состоящий из N-1 каналов, содержащих фотоприемные устройства, преобразующие лазерные модулированные сигналы в электрические сигналы данных, и электрически соединенный с приемником сигнала данных 13. В результате осуществляется прием данных, переданных с противоположного терминала. В простейшем случае каждый из N-1 каналов прямого изображения соединяется одиночным волокном с одиночным фотоприемником. Для увеличения энергетического потенциала все приемные волокна могут быть присоединены к единственному фотоприемнику. Этот вариант можно считать базовым. The direct image channels N-1 of the optical antenna modules 1, allocated for data reception, are combined by fiber optics on the fiber-receiving bus 11 into a direct-image photodetector module 12, consisting of N-1 channels containing photodetector devices that convert the laser modulated signals into electrical data signals, and electrically connected to the receiver of the data signal 13. The result is the reception of data transmitted from the opposite terminal. In the simplest case, each of the N-1 direct image channels is connected by a single fiber to a single photodetector. To increase the energy potential, all receiving fibers can be connected to a single photodetector. This option can be considered basic.
Перед началом работы юстировка терминалов лазерной связи проводится таким образом, чтобы наведение модулированного лазерного пучка осуществлялось на геометрический центр фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями (противоположного терминала), выделенными для приема данных. Например, при N= 5, в случае если 4 оптических антенных модуля, выделенных для приема данных, на плоскости "приема" расположены в вершинах квадрата (образуют фигуру "квадрат"), наведение лазерного пучка осуществляется в точку пересечения диагоналей этого квадрата. Before starting work, the alignment of the laser communication terminals is carried out in such a way that the modulated laser beam is guided to the geometric center of the figure formed by the N-1 optical antenna modules (opposite terminal) allocated for receiving data. For example, at N = 5, if 4 optical antenna modules allocated for receiving data are located at the vertices of the square on the “receive” plane (form a “square” figure), the laser beam is guided to the intersection point of the diagonals of this square.
N оптических антенных модулей 1 осуществляют поэлементное дискретное разложение сечения лазерного пучка противоположного терминала на плоскости "приема". Лазерное излучение, принятое каждым из N оптических антенных модулей 1, через соответствующие устройство наведения 2, оптический анализатор изображения 3, волоконно-координатную шину 14 попадает на квадрантный фотоприемник модуля фотоприемных устройств координатного изображения 15, и, далее, преобразованное в электрический сигнал попадает по электрической шине 16 в блок управления 17. На основании зарегистрированных сигналов с квадрантных фотоприемников модуля фотоприемных устройств координатного изображения 15 и априорной информации о координатах каждого из N оптических антенных модулей 1 блок управления 17 производит вычисление координат энергетического центра пятна лазерного излучения (ЭЦПЛИ) на оптических антенных модулях, усредненное за время большее, чем быстродействие системы наведения. Эти вычисления можно проводить например по алгоритму [4] или алгоритму [5], для реализации которого требуется N≥5. В результате на выходе блока управления 17 формируется сигнал рассогласования между координатами ЭЦПЛИ и геометрическим центром фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, жестко установленными на базовом элементе (ГЦФ). N optical antenna modules 1 carry out elementwise discrete decomposition of the cross section of the laser beam of the opposite terminal on the plane of "reception". The laser radiation received by each of the N optical antenna modules 1, through the corresponding pointing device 2, the optical image analyzer 3, the fiber-coordinate bus 14 is incident on the quadrant photodetector of the module of the photodetector devices of the coordinate image 15, and, further, converted into an electrical signal is transmitted via an electric signal the bus 16 to the control unit 17. Based on the recorded signals from the quadrant photodetectors of the photodetector module of the coordinate image 15 and a priori information about ordinates of each of the N optical modules 1 antenna control unit 17 calculates the coordinates of the center of energy of the laser radiation spot (ETSPLI) optical antenna modules, averaged over a time greater than the speed of the guidance system. These calculations can be performed, for example, according to algorithm [4] or algorithm [5], for the implementation of which N≥5 is required. As a result, at the output of the control unit 17, a mismatch signal is generated between the coordinates of the EDSLI and the geometric center of the figure formed by N-1 optical antenna modules that are rigidly mounted on the base element (GFC).
Сигнал рассогласования поступает на инвертор сигнала рассогласования 10, который преобразует пространственное направление сигнала рассогласования на противоположное, и далее на блок перемещения 8. Блок перемещения 8 перемещает второй базовый элемент 7 и оптический антенный модуль 1, используемый для передачи, на величину этого рассогласования в заданном направлении. Система наведения противоположного терминала реагирует на перемещение излучателя изменением положения лазерного пучка передатчака в пространстве и тем самым устраняет возникшую систематическую составляющую в отклонении энергетического центра пятна лазерного излучения на оптических антенных модулях относительно геометрического центра фигуры, образованной N-1 оптическими антенными модулями, используемыми для приема. The mismatch signal is fed to the inverter of the mismatch signal 10, which converts the spatial direction of the mismatch signal to the opposite, and then to the motion unit 8. The motion unit 8 moves the second base element 7 and the optical antenna module 1 used for transmission by the value of this mismatch in a given direction . The guidance system of the opposite terminal reacts to the emitter moving by changing the position of the transmitter laser beam in space and thereby eliminates the systematic component in the deviation of the energy center of the laser spot on the optical antenna modules relative to the geometric center of the figure formed by the N-1 optical antenna modules used for reception.
Описанная работа терминала лазерной связи соответствует дуплексному режиму работы линии связи. Аналогично терминал работает и в симплексном или полудуплексном режиме, когда данные либо только передаются, либо только принимаются. The described operation of the laser communication terminal corresponds to the duplex mode of operation of the communication line. Similarly, the terminal operates in simplex or half duplex mode, when data is either only transmitted or only received.
Примером реализации устройства наведения является известный из компьютерной техники актюатор - небольшой линзовый элемент в магнитоэлектрическом упругом подвесе, управляемый по двум осям и имеющий массу в несколько десятков граммов [2]. An example of the implementation of the guidance device is an actuator known from computer technology - a small lens element in a magnetoelectric elastic suspension, controlled along two axes and having a mass of several tens of grams [2].
Примером реализации оптического анализатора изображения являются разнообразные призменные делители оптического изображения или простой набор плотно упакованных оптических волокон, или комбинация спектроделителя, пропускающего принимаемое излучение заданного диапазона длин волн в прямой фокус оптической антенны и отклоняющего принимаемое излучение, и делителя поля с четырьмя выходными зрачками. Последний вариант является наиболее простым, обеспечивает приемлемую для лазерных систем связи точность и может быть рекомендован в большинстве случаев в качестве основного [2]. An example of an optical image analyzer implementation is a variety of prismatic optical image dividers or a simple set of densely packed optical fibers, or a combination of a spectro splitter that transmits received radiation of a given wavelength range to the direct focus of the optical antenna and rejects the received radiation, and a field divider with four exit pupils. The latter option is the simplest one, provides accuracy acceptable for laser communication systems, and can be recommended in most cases as the main one [2].
Источники информации
1. Описание изобретения к патенту РФ 2170491, МКИ6 Н 04 В 10/06. Авраменко М.Ф., Ерпылов А.А. Устройство оптической линии связи, 2001.Sources of information
1. Description of the invention to the patent of the Russian Federation 2170491, MKI 6 N 04 B 10/06. Avramenko M.F., Erpylov A.A. The device of the optical communication line, 2001.
2. Описание изобретения к патенту РФ 2111617, МКИ6 Н 04 В 10/00, 7/185. Гусев Л. И., Гараймович Н.П., Григорьев В.Н. и др. Терминал лазерной связи. Опубл. 20.05.1998 в Бюл. 14.2. Description of the invention to the patent of the Russian Federation 2111617, MKI 6 N 04 B 10/00, 7/185. Gusev L.I., Garaimovich N.P., Grigoriev V.N. et al. Laser communication terminal. Publ. 05/20/1998 in Bull. 14.
3. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. М.: Радио и связь, 1987. - 160 с. 3. Zuev V.E., Fadeev V.Ya. Laser navigation devices. M .: Radio and communications, 1987. - 160 p.
4. ГОСТ 26086-84 "Лазеры. Методы измерения диаметра пучка и энергетической расходимости лазерного излучения". 4. GOST 26086-84 "Lasers. Methods for measuring the beam diameter and the energy divergence of laser radiation."
5. Laser beam spatial profile analysis using a two-demensional pfotodiode arrag. J. Thomas Knidtson. Rev. Scl. Instrum. 54(7), July 1983, pp. 856-860. 5. Laser beam spatial profile analysis using a two-demensional pfotodiode arrag. J. Thomas Knidtson. Rev. Scl. Instrum. 54 (7), July 1983, pp. 856-860.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002109192A RU2217872C1 (en) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | Laser communication terminal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002109192A RU2217872C1 (en) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | Laser communication terminal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002109192A RU2002109192A (en) | 2003-10-20 |
| RU2217872C1 true RU2217872C1 (en) | 2003-11-27 |
Family
ID=32027638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002109192A RU2217872C1 (en) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | Laser communication terminal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2217872C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337379C1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-10-27 | Юрий Федорович Кутаев | Method for signal search and reception in laser space communication and laser receiver for implementation of method |
| RU234557U1 (en) * | 2024-12-10 | 2025-06-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Optical device of the 1U format inter-satellite laser communication terminal |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4259741A (en) * | 1978-03-03 | 1981-03-31 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corp. | Satellite relay system |
| US4425639A (en) * | 1981-01-12 | 1984-01-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Satellite communications system with frequency channelized beams |
| US4709411A (en) * | 1983-01-11 | 1987-11-24 | Kei Mori | Optical communication system |
| US4717913A (en) * | 1985-08-29 | 1988-01-05 | Johnson Service Company | Data telemetry system using diffused infrared light |
| EP0325429A2 (en) * | 1988-01-18 | 1989-07-26 | British Aerospace Public Limited Company | Multiple access communication system |
| US5264955A (en) * | 1989-01-09 | 1993-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical space communication apparatus |
| RU2111617C1 (en) * | 1997-01-16 | 1998-05-20 | Леонид Иванович Гусев | Laser communication terminal |
| RU2170491C1 (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Optical communication line device |
| RU2172560C1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-08-20 | Васильев Владимир Павлович | Optical communication facility |
-
2002
- 2002-04-10 RU RU2002109192A patent/RU2217872C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4259741A (en) * | 1978-03-03 | 1981-03-31 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corp. | Satellite relay system |
| US4425639A (en) * | 1981-01-12 | 1984-01-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Satellite communications system with frequency channelized beams |
| US4709411A (en) * | 1983-01-11 | 1987-11-24 | Kei Mori | Optical communication system |
| US4717913A (en) * | 1985-08-29 | 1988-01-05 | Johnson Service Company | Data telemetry system using diffused infrared light |
| EP0325429A2 (en) * | 1988-01-18 | 1989-07-26 | British Aerospace Public Limited Company | Multiple access communication system |
| US5264955A (en) * | 1989-01-09 | 1993-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical space communication apparatus |
| RU2111617C1 (en) * | 1997-01-16 | 1998-05-20 | Леонид Иванович Гусев | Laser communication terminal |
| RU2170491C1 (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Optical communication line device |
| RU2172560C1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-08-20 | Васильев Владимир Павлович | Optical communication facility |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337379C1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-10-27 | Юрий Федорович Кутаев | Method for signal search and reception in laser space communication and laser receiver for implementation of method |
| RU234557U1 (en) * | 2024-12-10 | 2025-06-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Optical device of the 1U format inter-satellite laser communication terminal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115639543B (en) | Frequency modulation continuous wave laser radar and automatic driving equipment | |
| Mai et al. | Non-mechanical beam steering and adaptive beam control using variable focus lenses for free-space optical communications | |
| US11024669B2 (en) | LIDAR system with fiber tip reimaging | |
| US11606140B2 (en) | Free space optical terminal with dither based alignment | |
| CN112242870B (en) | Duplex laser communication system based on optical fiber circulator and use method | |
| US6462846B1 (en) | Shared telescope optical communication terminal | |
| US11454770B2 (en) | Apparatus and method for adjusting optical axis for optical wireless communication in free space | |
| Bekkali et al. | Free space optical communication systems for 6G: A modular transceiver design | |
| Byrd et al. | Free-space communication links with transmitting and receiving integrated optical phased arrays | |
| US11394461B2 (en) | Free space optical communication terminal with actuator system and optical relay system | |
| Mai et al. | Variable focus lens-based beam steering and divergence control for WDM free-space optical communication | |
| Zhang et al. | Design and outage analysis for VLP-assisted indoor laser communication systems | |
| RU2217872C1 (en) | Laser communication terminal | |
| US3536922A (en) | Space diversity optical communication system | |
| US20060182448A1 (en) | Apparatus and method for free space optical communications beam steering without gimbals | |
| RU2111617C1 (en) | Laser communication terminal | |
| CA2325114C (en) | Method and arrangement for establishing a connection between satellites | |
| CN115145045A (en) | Optical terminal for multi-path active coaxial emission | |
| US20060180739A1 (en) | Beam steering for optical target identification and tracking without gimbals or scanning mirrors | |
| KR102744862B1 (en) | Beam steering device for multicast free-space optical communication and transmitter for the same | |
| RU2608060C2 (en) | Automated hardware system of satellite open optical communication | |
| CN217767065U (en) | Optical terminal for multi-path active coaxial emission | |
| CN120691957B (en) | A secure and concealed quasi-omnidirectional full-duplex laser communication device, system, and method | |
| Ke | Spatial Optical-Fiber Coupling Technology in Optical-Wireless Communication | |
| Mai et al. | Variable focus lens-based optical beam steering and adaptive beam control techniques for free-space optical communications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070411 |