Сети и системы связи

Предложен способ и устройство для установки частоты лазерного передатчика в оптической передающей системе, тем самым устраняя дрейф, связанный с воздействием окружающей температуры и продолжительностью эксплуатации. На стороне приемника измеряется уровень передаваемого сигнала данных и через обслуживающий обратный канал подводится к регулирующему устройству. Частота лазерного передатчика устанавливается такой, чтобы мощность принимаемого сигнала достигла макс. значения, причем регулирующим органом служит элемент Пельтье, на котором размещен лазер. В многоканальной системе передачи для каждого канала предусмотрена раздельная регулировка.

Разработана модель и приведены результаты эксперим. исследования новой концепции компенсации доплеровского сдвига оптических передатчиков для космических оптических систем связи. Продемонстрирована синхронизация ухода оптической частоты с помощью простого передатчика на ЛД с резонатором Фабри-Перо и петли частотной синхронизации. Предложенная система одновременно продемонстрировала диапазон непрерывного слежения ЭКВИВ21 ГГц и скорость слежения ЭКВИВ44 ТГц. Частота передатчика подстраивалась в пределах 21 ГГц диапазона просто при подстройке частоты микроволнового генератора.

Продемонстрирован оптический циркулятор в свободном пространстве для разделения направленных лучей большой апертуры на 1,55 мкм длине волны. В устройстве используется вращатель плоскости поляризации Фарадея без магнита и полимерная волновая пластина нулевого порядка, что позволяет обеспечивать 11-мм незатененный раскрыв, управление лучом высокой мощности (вплоть до 100 Вт/см{2}) и ±10° поле зрения. Разработанный циркулятор м. б использован в оптических системах связи в свободном пространстве.

С использованием метода численного моделирования количественно исследована флуктуация интенсивности в космических лазерных системах связи. Получены соотношения коррелятивной шкалы интенсивности с длиной когерентности атмосферы. Определена на основ рекомендаций ITU-T оптим. принимающая апертура. Выявлены соотношения между оптим. принимающей апертурой и длиной когерентности атмосферы. Результаты показали, что оптим. принимающая апертура сильнее растет, чем уменьшается длина когерентности атмосферы. Рассмотрен вариант, когда используется сфокусированный лазерный луч в условиях сильного воздействия турбулентности атмосферы.

Описано применение оптических усилителей на легированном волокне с двойной оболочкой, выполненных по схеме усилителя мощности с задающим генератором на 1,06 мкм, для когерентных космических систем связи. В качестве задающего генератора используется или одночастотный твердотельный Nd:YAG лазер или волоконный лазер с распределенной ОС. В качестве усилителя мощности берется волокно с двойной оболочкой, легированное Nd, накачиваемое излучением ЛД, с управлением состоянием поляризации, 20 дБ усилением и выходной мощностью ЭКВИВ1,3 Вт. Двухступенчатая конфигурация усилителя позволяет повысить мощность до 3,5 Вт при 28 дБ усилении.

Представлены результаты эксперим. исследования оптической передачи земля-земля на 61 км с прямым детектированием. Отмечено, что путь оптического луча сильно зависит от условий турбулентности атмосферы, особенно на участке трассы вблизи поверхности земли на последних километрах перед приемником. Исследовано влияние оптической мощности и апертур вторичных передатчиков. Приведены результаты измерения характеристик передающего канала, особо подчеркнуты статистические параметры сцинтилляций и изменений угла прихода при наличии одного или 2-х передатчиков.

Предлагается надежный с точной направленностью оптический элемент, который способен обеспечивать широкополосную оптическую связь в открытом космосе и который м. б. изготовлен с высокой заданной точностью при умеренных расходах. Предлагаемый оптический элемент представляет собою зеркало для телескопа, отличающееся высокой точностью своей геометрии и высоким уровнем оптических рабочих характеристик. Рассматривается способ производства таких оптических элементов с помощью технологий электроформирования и электрохимии без внутренних мех. напряжений в зеркале. 4 ил.

Рассмотрены особенности процессов изготовления оптических элементов для ИК-области спектра на основе слоев As-S. Рассмотрены особенности селективного травления слоев As[100-x]S[x] в растворах на основе аминов. Для пропускающих дифракционных решеток с периодами 6 мкм значения дифракционной эффективности в первом порядке дифракции составляли приблизительно 23%. Матрицы рефракционных микролинз с диаметром отдельной линзы около 12 мкм были получены методом контактной печати с использованием полутоновых шаблонов. Полученные результаты позволяют считать слои As-S перспективными регистрирующими средами для изготовления разнообразных оптических элементов для ИК-области спектра.

Анализируются перспективы использования в авиационно-космической технике системы скрытой межспутниковой, внеатмосферной и наземной в свободном пространстве на короткие расстояния связи с помощью оптических линий дальнего ИК диапазона и радиолиний субмиллиметрового диапазона волн. В качестве перспективного элемента для оптических линий, работающих в полосе 1-4 ТГц, рассматривается современное состояние исследований p-Ge полупроводникового лазера, достоинствами которого являются высокие массогабаритные характеристики, малое энергопотребление и высокая достижимая скорость модуляции. Предлагаются и эксперпментально исследуются бесконтактный способ модуляции оптического усиления лазера с накачкой от полупроводникового ЛД ближнего ИК диапазона, применяемого в волоконно-оптических системах связи, эффективная магн. система на основе работающего при комнатной температуре самарий-кобальтового магнита и малогабаритный электронный блок управления массой ЭКВИВ2 кг.

Разработана и исследована концепция оптического решетчатого приемника. Показано, что для наземного приема число элементов решетки м. б. увеличено без ухудшения характеристик, обеспечивая диаметры решетчатых телескопов больше длины когерентности атмосферы. Способ обнаружения по методу макс. правдоподобия полей сигнала, ухудшенного атмосферой, был разработан для случая, когда передавались ФИМ сигналы, а наблюдение проводилось при наличии фонового излучения. Проведено сравнение характеристик оптических решетчатых приемников и одноапертурных приемников с диаметрами в диапазоне от 4 до 8 м..

Теоретически показано, что для приемников оптических систем связи с большими компонентами шума, зависящими от сигнала (мультипликативный шум), м. б. выведен оптим. порог детектирования. Разработаны методы определения оптим. порога, учитывающие влияние изменений условий распространения в свободном пространстве. Приведена блок-схема адаптивной системы. Представлены результаты моделирования данных, передаваемых в турбулентной атмосфере. Проведено сравнение 3-х адаптивных методов регулировки порога.

Описаны эксперименты, в которых использовались оптические формирователи луча для управления 60 ГГц интеллектуальной антенной. 60 ГГц сигналы генерировались с помощью оптического гетеродинирования волн 2-х ЛД. Формирование луча достигалось с помощью новых планарных оптических ИС, выполненных по технологии двуокиси кремния. Формирователь луча позволяет индивидуально взвешивать сигналы диапазона мм волн, питающие элементы антенн. С помощью алгоритма формирования луча макс. направленности рассчитаны веса, требуемые для заданного распределения поля.

Рассмотрены проблемы, связанные с наведением оптических систем связи в свободном пространстве. Предложены некоторые решения этих проблем. Представлена обычная система, используемая в море, на земле и в космосе. Предложен интегрированный подход, который позволяет исследовать проблемы в 3-х основных областях: кинематика, структура и способности. Рассмотрены конструкции устройств наведения и результаты измерения их характеристик.

Предлагается конструкция многослойной ППЛ, в которой сочетаются оптическая распределительная схема, собранные в корпусе для поверхностного монтажа оптоэл. преобразователи и подключенный через соединители набор. эл. узлов, что может найти применение при проектировании модулей многоволновых фотоприемных устройств. В предложенной конструкции, по крайней мере, содержатся: входной оптический кабель, встроенная оптическая распределительная схема и оптоэл. преобразователь. Оптический сигнал от кабеля подводится к преобразователю через перфорированный в плате 1-ый вертикальный канал с системой статических поворотных зеркал. Во внутреннем слое ППЛ расположена оптическая распределительная схема и 2-ой вертикальный канал с установленным на микроэл.-мех. элементе поворотным зеркалом, что обеспечивает формирование компактной и надежной оптоэлектронной схемы в гибридном исполнении.

Предложен новый многопользовательский приемник оптического многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), использующий алгоритм селекции базы, названный алгоритмом преследования с ортогональным согласованием. Проведено сравнение предложенного приемника со структурами приемников, ранее предлагавшимися в литературе. Исследовано влияние дисперсии оптического волокна на различные типы CDMA приемников. С помощью моделирования показано, что предложенная архитектура приемника очень перспективна из-за высоких характеристик приема. Показано, что она более устойчива к низкому отношению С/Ш.

Исследован процесс захвата на автоматическое сопровождение в оптической системе связи в свободном пространстве на короткое расстояние (1-10 км), когда в целях засекречивания требуется замена характеристик системы. Для достижения макс. секретности требуется минимизировать время, необходимое для фазы захвата цели. Предполагая, что гауссовский профиль луча имеет эллиптическую форму, показаны способ оптимизации углов дивергенции лучей, скорость сканирования и расчет модели растрового сканирования для минимизации времени захвата. Приведены примеры расчетов.