Сети и системы связи

Вместо 45° зеркала, обычно используемого в качестве отражающего для многомодовых приложений (напр., при организации оптической связи между решеткой лазеров, излучающих с поверхности, с вертикальным резонатором и оптическими волокнами), предложено использовать искривленное зеркало объемного типа с низкими потерями. Структура такого зеркала спроектирована и смоделирована с использованием метода трассировки лучей. Переходное затухание искривленного зеркала объемного типа, изготовленного с применение Х-лучевой литографии, д. б. .

Предложено устройство, для локальных систем связи, изготовленное по технологии инжекционного литья и предназначенное для концентрации энергии оптического излучения. Используется основание, в котором сформированы параболические объемные полости, на стенки которых нанесены отражающие покрытия. Расположение полостей таково, что их ДН полностью перекрывают полупространство над упомянутыми полостями. В фокальных точках упомянутых полостей располагаются источники или приемники излучения.

Высокоскоростные системы оптической связи в свободном пространстве в последнее время стали использовать компоненты, разработанные для волоконно-оптических систем связи. Принятый лазерный луч в таких системах д. б. введен в одномодовое оптическое волокно на входе модуля коммерчески доступного приемника или мультиплексора с уплотнением каналов по длине волны. Представлены результаты численной оценки эффективность волоконного соединения для лазерного излучения, искаженного турбулентностью атмосферы. Результаты для условий со слабыми флуктуациями показали, что уровень эффективности соединения м. б. оценен с помощью предложенного метода.

Создано зеркало с высокой подвижностью для лазерной связи, позволяющее по новому осуществлять передачу данных и оптимизировать эксплуатацию системы связи в космосе. М. б. реализована оптическая дальняя связь и передачи данных с непосредственной передачей между спутниками. В будущем когерентная модуляция и демодуляция будут осуществляться в лазерном луче, используя его как носитель информации. Кратко описано специализированное зеркало, используемое в качестве датчика оптических волн и снабженное спец. приводным механизмом.

Для аналоговой лазерной системы связи, использующей метод ЧМ, разработаны и спроектированы одноканальные передатчик и приемник с частотным диапазоном от 300 до 4000 Гц при частоте несущей ЭКВИВ33000 Гц. С помощью спец. компьютерной программы спроектированы 2 профиля оптической антенны для передатчика и приемника, чтобы коллимировать и фокусировать лазерный луч, соответственно. Осуществлена высококачественная передача звуковых сигналов на расстояние >0,7 км с коэф. модуляции равном 1 и отношением С/Ш равным 15 дБ. Приведены блок-схемы передатчика и приемника.

Представлены результаты исследования эффекта перекрестных искажений, вызванных формированием изображения лазерного луча системе оптических межсоединений в свободном пространстве. Из-за переполнения решетки микролинз передатчика лучом излучающего с поверхности лазера с вертикальным резонатором, формирует изображение одной части сигнала на др. канал, возможно, расположенный далеко от предназначенного для этого канала. Благодаря этому увеличиваются межканальная и межсимвольная интерференция, которой до этого в исследованиях пренебрегали. Проведено численное моделирование с помощью сочетания точной трассировки луча и методов распространения луча.

В работе приведен полный теор. анализ надежной поимки и остановки луча в системе общей оптической связи, который рассматривается в виде 2-х основных задач. Во-первых – изменение выхода луча из зоны видимости приемной антенны и во-вторых, управление ее направлением (деплексия). Приведена методика расчета эл-оптических элементов, применяемых в линии общей оптической связи. Дано описание и свойства тех матриц, которые используются для характеристики эл-оптических систем. Это вызвано эффективностью применения в синтезе и анализе оптических систем матричного аппарата. Матричная интерпретация теор. анализа эл-оптических элементов дает возможность получить простые соотношения, которые помогают в инженерных расчетах. Для расчета полуволновой постоянной эл-оптического элемента и вектора поляризации, вызванной возбуждающим внешним эл. полем, а также коэф. преломления, фазовой функции получены матричные соотношения. Рассмотрены вопросы пеленгации светового потока. Проведен полный анализ анизотропного эл-оптического элемента. Отмечается, что такой элемент м. б. использован в качестве датчика для системы пеленгации.

В оптических межспутниковых системах связи на оптические приемопередатчики особое влияние оказывают вибрации платформы условия окружающей среды. Сформулированы требования к конструкции системы позиционирования, наведения и сопровождения и рассмотрены методы проектирования этих систем. Разработана подсистема слежения. Исследовано влияние вибрации и предложены методы е :е подавления. Проведенное моделирование подтвердило эффективность предложенных методов подавления вибрации.

Получены основные вероятностные характеристики закона распределения флуктуаций интенсивности оптических сигналов, принимаемых в условиях амплитудно-фазовых искажений, пригодные для оценки помехоустойчивости и эффективности функционирования оптических систем передачи. Получены выражения для коэффициентов вариации, асимметрии и эксцесса, с помощью которых проведена сравнительная оценка областей существования используемого распределения. Показана возможность его аппроксимации распределением с более простым аналитическим выражением.

Проводится сравнение основных видов модуляции, используемых в локальных системах беспроводной оптической связи: простой в реализации импульсно-кодовой модуляции (ООК); высокоэффективной по средней мощности, но с относительно низкой эффективностью использования частотной полосы позиционно-импульсной модуляции (РРМ) и разрешающей свойственную РРМ проблему восстановления символьной и слотовой синхронизации интервально-импульсной модуляции (PIM). Рассматривается символьная структура для различного числа бит в символе модернизированного варианта: двухамплитудной интервально-импульсной модуляции (DAPIM), обладающей оптим. характеристиками по удельным энергетическим и полосовым затратам. Приводятся модель DAPIM и выражения для расчета средней вероятности слотовой и пакетной ошибки и требуемой оптической мощности в канале с отсутствием дисперсии.

Исследованы некоторые вопросы, связанные с фильтрацией фонового оптического излучения в оптоэлектронных системах для беспроводных оптических каналов внутри помещений. Специфической особенностью таких систем является высокое фоновое оптическое излучение в местах, где они обычно используются. Это приводит к увеличению дробового шума и наличию относительно высокой интерференции непосредственно на выходе фотоприемника. Исследовано влияние отношения С/Ш при фильтрации фоновой подсветки в беспроводных оптических каналах. Показано, что подобрав соотв. форму оптического сигнала можно уменьшить это влияние.

Предложены способ и система связи в свободном пространстве, использующие оптическую систему связи, как в качестве системы связи между ИСЗ, так и между ИСЗ и землей. Цифровые сигналы связи мультиплексируются с множеством др. аналоговых сигналов связи в один широкополосный частотно мультиплексированный сигнал. Лазер генерирует оптическую несущую с частотно мультиплексированным сигналом для создания ФМ оптического сигнала. Приемник м. б. размещен как на ИСЗ, так и на земле. В приемнике используется демодулятор для демодуляции ФМ оптического сигнала в частотно мультиплексированный сигнал для последующей обработки. 4 ил.

Оптические межсоединения в свободном пространстве могут обеспечивать большую ширину полосы без физ. контакта, но они страдают от низкой устойчивости к разъюстировке. Для повышения устойчивости к разъюстировке предложено применить схему активной юстировки в сочетании с оптимизированной оптической конструкцией. Схема активной юстировки использует резервный набор оптических линий и активный выбор наилучшей линии. Оптическая конструкция максимизирует устойчивость к юстировке между 2-мя панелями до ±1 мм бокового и до +1° углового смещения для скоростей передачи данных ЭКВИВ1,25 Гбит/с.

Предлагается общий принцип для схемы с квантовой сигнатурой. Исследование опирается на идеи схем с классич. сигнатурой и квантовую криптографию. Обсуждаемый алгоритм основан на симметричном квантовом ключе криптосистемы и триплетных состояниях Гринбергера-Хорна-Зайлингера (ГХЗ) и опирается на возможность арбитратора. Гарантируется неусловная секретность алгоритма, главным образом из-за корреляции ГХЗ триплетных состояний и использованию квантовых одновременных растяжений.

Показана целесообразность введения электропривода для автоматического наведения приемника и передатчика оптического цифрового канала связи. Рассмотрена структура ИК канала связи, связывающего между собой 2 сетевых сегмента (2 удаленных участка одной сети). Выявлены основные проблемы и техн. задачи, которые необходимо разрешить для внедрения в систему “сетевой сегмент-ИК передатчик-ИК приемник-сетевой сегмент” системы эл.-мех. автокоррекции наведения приемопередатчика.

Экспериментально проведено сравнение 2-х спектральных методов для полного определения характеристик (амплитуды и фазы) оптических импульсов с длительностями, соразмерными с высокоскоростными системами связи (2-30 пс). Показано, что высокочувствительный метод линейного стробирования, использующий эл.-абсорбционный модулятор, дает более точные результаты по сравнению с методом нелинейного стробирования, основанного на генерации 2-й гармоники, в диапазоне длительностей импульсов от 2 до 33 пс. Приведена структурная схема эксперим. установки для проведения измерений.