DE102005033422A1

DE102005033422A1 - Bidirectional optical communication system has optical transmitter receiver units having multiple reflector paths

Info

Publication number: DE102005033422A1
Application number: DE200510033422
Authority: DE
Inventors: Jury Iosifovich Zelenjuk; Igor Vladimirovich Ognev; Sergei Evgenievich Shirobakin; Sergei Jurievich Polyakov; Anton Alexeevich Parshin
Original assignee: Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Gosudarstvenny Ryazansky Priborny zavod; Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Izhevsky Mekhanichesky Zavod
Current assignee: Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Gosudarstvenny Ryazansky Priborny zavod; Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Izhevsky Mekhanichesky Zavod
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2025-07-19
Also published as: RU2004121697A; RU2272358C1; DE102005033422B4

Abstract

The bidirectional optical communication system has optical transmission/receiver units [3] that has a laser [9] set onto the centre axis to generate transmissions, Signals [16] are received through a lens [8] and are reflected of mirrors [17,13] onto a photo receiver [15] providing output.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die elektrische Kommunikationstechnik und kann in Systemen der zweiseitigen optischen Kommunikation Verwendung finden.The The invention relates to electrical communication technology and can be used in two-sided optical communication systems.

Aus dem Stand der Technik ist eine Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation bekannt ( JP 25122 , 1969), die zwei Sende- und Empfangseinheiten, die jeweils ein optisches Sende- und Empfangssystem, umfassend einen Laser mit einer Speisequelle, eine Kollimatoroptik und einen Empfänger, besitzt, sowie eine Auswerte- und Regelschaltung über ein Stellelement aufweist. Dieses System sieht eine automatische Kompensierung von Störungen der Lage eines Lichtbündels vor, die infolge einer Änderung der Witterungsverhältnisse entstehen. Die Stelleinrichtung in diesem System ist ein Servoantrieb zur Änderung der Winkellage eines Kollimators. Eine Verschiebung des Laserstrahls nach dem Durchlaufen der Trasse wird von einem oberen und einem unteren Fotodetektor erfasst. Das Differenzsignal zwischen diesen Fotoempfängern korrigiert die Winkellage des jeweiligen Kollimators. Den Nachteilen dieser Einrichtung kann ein geringer dynamischer Arbeitsbereich des Systems bei der Datenübertragung mit einer hohen Geschwindigkeit zugeschrieben werden.A device for two-sided optical communication is known from the prior art ( JP 25122 , 1969), the two transmitting and receiving units, each having an optical transmitting and receiving system, comprising a laser with a supply source, a collimator optics and a receiver, and has an evaluation and control circuit via an actuating element. This system provides for automatic compensation of disturbances in the position of a light beam resulting from a change in the weather conditions. The adjusting device in this system is a servo drive for changing the angular position of a collimator. A displacement of the laser beam after passing the line is detected by an upper and a lower photodetector. The difference signal between these photodetectors corrects the angular position of the respective collimator. The drawbacks of this device can be attributed to a low dynamic operating range of the system in high speed data transmission.

Im technischen Wesen liegt eine Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation am nächsten (Patentschrift der Russischen Föderation Nr. 2155450, 2000), die auch als Prototyp gewählt ist. Das Sende- und Empfangssystem der Einrichtung ist in Form von mindestens drei Sammellinsen ausgebildet, die am Umfang einer Aufnahmefläche gleichmäßig angeordnet sind, auf deren Zentralachse aussenseitig ein Laser mit einer Speisequelle und eine Kollimatoroptik und innenseitig ein optisches Element mit einer Reflexionsfläche, eine Fokussierlinse und ein Fotoempfänger nacheinander angeordnet sind. Auf der optischen Achse jeder Sammellinse ist ein schwenkbarer Spiegel gelagert, der mit der Sammellinse und der Reflexionsfläche des optischen Elementes optisch gekoppelt ist, welche mit der Fokussierlinse ebenfalls optisch gekoppelt ist, wobei jeder schwenkbare Spiegel zur optischen Achse der Sammellinse unter einem Winkel von 5° ≤ α ≤ 10° angeordnet ist. Den Nachteilen dieser Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation können ein geringer dynamischer Arbeitsbereich des Systems und eine niedrige Zuverlässigkeit der Kommunikation zugeschrieben werden.in the technical essence is a device for two-sided optical Communication the next (Patent Specification of the Russian Federation No. 2155450, 2000), which is also chosen as a prototype. The transmitting and receiving system the device is designed in the form of at least three converging lenses, the at the periphery of a receiving surface evenly arranged are on the central axis outside of a laser with a supply source and a collimator optic and inside an optical element with a Reflective surface, a focus lens and a photoreceiver arranged one after the other are. On the optical axis of each converging lens is a pivotable Mirror mounted with the converging lens and the reflecting surface of the optical element is optically coupled, which with the focusing lens also optically coupled, with each pivoting mirror to the optical axis of the converging lens at an angle of 5 ° ≤ α ≤ 10 ° is. The disadvantages of this device for two-sided optical Communication can a low dynamic workspace of the system and a low reliability attributed to communication.

Das technische Ergebnis der Erfindung ist die Erweiterung funktioneller Möglichkeiten einer Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation, und zwar die Verminderung der minimalen und die Vergrößerung der maximalen Größe einer Kommunikationsstrecke.The technical result of the invention is the extension functional options a device for two-sided optical communication, and Although the reduction of the minimum and the increase in the maximum size one Communication link.

Das technische Ergebnis wird dadurch erzielt, dass die Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation zwei Sende- und Empfangseinheiten aufweist, die jeweils ein optisches Sende- und Empfangssystem mit einer Aufnahmefläche mit dem kreisförmigen Umfang umfassen, deren geometrische Achse mit der Zentralachse des Sende- und Empfangssystems übereinstimmt. Auf einer Seite der Aufnahmefläche sind an deren Umfang gleichmäßig angeordnete Sammellinsen vorgesehen. Auf der Zentralachse des Sende- und Empfangssystems sind auch ein Laser mit einer Speisequelle und eine Kollimatoroptik nacheinander angeordnet. Auf der anderen Seite der Aufnahmefläche sind ein optisches Element mit einer Reflexionsfläche, eine Fokussierlinse und ein Fotoempfänger nacheinander angeordnet. Auf der optischen Achse jeder Sammellinse ist ein schwenkbarer Spiegel gelagert, der mit der Sammellinse und der Reflexionsfläche des optischen Elementes optisch gekoppelt ist, welche mit der Fokussierlinse ebenfalls optisch gekoppelt ist. Dabei weist die Einrichtung einen positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger und ein Lichtteilerplättchen auf, die optisch miteinander gekoppelt und zwischen dem optischen Element und der Fokussierlinse nacheinander angeordnet sind. Die optische Weglänge von der Sammellinse bis zum positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger und die Neigung des schwenkbaren Spiegels sind so gewählt, dass der Brennpunkt jeder Sammellinse mit der Mitte des positionsmäßig empfindlichen Fotoempfängers übereinstimmt. Zwischen der Fokussierlinse und dem Fotoempfänger kann ein Diaphragma angeordnet sein, das längs einer die Mitten der Fokussierlinse, des Diaphragmas und des Fotoempfängers verbindenden Achse verschiebbar ist. Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The technical result is achieved by the facility for two-sided optical communication has two transmitting and receiving units, each one optical transmitting and Receiving system with a receiving surface with the circular circumference whose geometric axis coincides with the central axis of the transmission and receiving system matches. On one side of the receiving surface are evenly arranged on the circumference Collective lenses provided. On the central axis of the transmitting and receiving system are also a laser with a supply source and a collimator optics one after the other arranged. On the other side of the receiving surface are an optical element with a reflection surface, a focus lens and a photoreceiver arranged one after the other. On the optical axis of each converging lens is a pivoting mirror stored with the converging lens and the reflecting surface of the optical element is optically coupled, which with the focusing lens is also optically coupled. In this case, the device has a positionally sensitive photoreceptor and a light splitter plate on, which are optically coupled together and between the optical Element and the focusing lens are arranged one after the other. The optical path length from the condenser lens to the positionally sensitive photoreceiver and the inclination of the pivoting mirror are chosen so that the focal point of each condenser lens with the center of the positionally sensitive Photoreceiver agrees. Between the focusing lens and the photoreceptor, a diaphragm can be arranged be that along one connecting the centers of the focusing lens, the diaphragm and the photoreceptor Axis is displaceable. The invention will be apparent from the drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation. 1 a block diagram of a device for two-sided optical communication.

2 ein optisches Schema eines optischen Sende- und Empfangssystems der Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation. 2 an optical scheme of an optical transmitting and receiving system of the device for two-sided optical communication.

3 ein optisches Schema einer Einheit aus einem Fotoempfänger mit einem Diaphragma der Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation. 3 an optical scheme of a unit of a photoreceptor with a diaphragm of the device for two-sided optical communication.

4 die Abhängigkeit der Schwächung der Strahlung am Fotoempfänger von der Verschiebestellung des Diaphragmas. 4 the dependence of the weakening of the Radiation at the photoreceptor from the displacement position of the diaphragm.

In 1 besteht die Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation aus einem ersten und zweiten Sende- und Empfangseinheit 1, 2, die an den entgegengesetzten Enden einer Kommunikationsstrecke angeordnet sind. Jede der Einheiten 1 und 2 weist ein optisches Sende- und Empfangssystem 3, eine elektronische Steuereinheit 4 und eine Stütz- und Schwenkvorrichtung 5 zur Befestigung an einem Objekt auf.In 1 If the device for two-sided optical communication consists of a first and second transmitting and receiving unit 1 . 2 which are arranged at the opposite ends of a communication link. Each of the units 1 and 2 has an optical transmitting and receiving system 3 , an electronic control unit 4 and a support and pivot device 5 for attachment to an object.

In 2 weist das optische Sende- und Empfangssystem 3 eine Aufnahmefläche 6 mit dem kreisförmigen Umfang auf, deren geometrische Achse mit der Zentralachse 7 des optischen Sende- und Empfangssystems 3 übereinstimmt. Auf einer Seite der Aufnahmefläche 6 sind an deren Umfang gleichmäßig angeordnete Sammellinsen 8 vorgesehen. Auf der Zentralachse 7 des Sende- und Empfangssystems sind auch ein Laser 9 mit einer Speisequelle 10 und eine Kollimatoroptik 11 nacheinander angeordnet. Auf der anderen Seite der Aufnahmefläche 6 sind ein optisches Element 12 mit einer Reflexionsfläche 13, eine Fokussierlinse 14 und ein Fotoempfänger 15 nacheinander angeordnet. Auf der optischen Achse 16 jeder Sammellinse ist ein schwenkbarer Spiegel 17 gelagert, der mit der Sammellinse 8 und der Reflexionsfläche des optischen Elementes 12 optisch gekoppelt ist, welche mit der Fokussierlinse 14 optisch gekoppelt ist.In 2 has the optical transmitting and receiving system 3 a receiving area 6 with the circular circumference, whose geometrical axis coincides with the central axis 7 the optical transmitting and receiving system 3 matches. On one side of the receiving surface 6 are on the circumference uniformly arranged collecting lenses 8th intended. On the central axis 7 of the transmitting and receiving system are also a laser 9 with a food source 10 and a collimator optics 11 arranged one after the other. On the other side of the reception area 6 are an optical element 12 with a reflection surface 13 , a focusing lens 14 and a photoreceiver 15 arranged one after the other. On the optical axis 16 Each condenser lens is a swivel mirror 17 stored, with the condenser lens 8th and the reflection surface of the optical element 12 optically coupled, which with the focusing lens 14 optically coupled.

Dabei weist die Einrichtung einen positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger 18 und ein Lichtteilerplättchen 19 auf, die optisch miteinander gekoppelt und zwischen dem optischen Element 12 und der Fokussierlinse 14 nacheinander angeordnet sind. Die optische Weglänge von der Sammellinse 8 bis zum positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger 18 und die Neigung des schwenkbaren Spiegels 17 sind so gewählt, dass der Brennpunkt jeder Sammellinse 8 mit der Mitte des positionsmäßig empfindlichen Fotoempfängers 18 übereinstimmt.In this case, the device has a positionally sensitive photoreceiver 18 and a light splitter plate 19 on, which are optically coupled together and between the optical element 12 and the focusing lens 14 arranged one after the other. The optical path length of the converging lens 8th to the positionally sensitive photoreceiver 18 and the inclination of the pivoting mirror 17 are chosen so that the focal point of each condenser lens 8th with the center of the positionally sensitive photoreceiver 18 matches.

Zwischen der Fokussierlinse 14 und dem Fotoempfänger 15 kann ein planes rundes Diaphragma 20 angeordnet sein, das längs einer die Mitten der Fokussierlinse 14, des Diaphragmas 20 und des Fotoempfängers 15 verbindenden Achse 21 verschiebbar ist.Between the focusing lens 14 and the photoreceptor 15 can be a plane round diaphragm 20 be arranged along one of the centers of the focusing lens 14 , the diaphragm 20 and the photoreceptor 15 connecting axis 21 is displaceable.

Die Einrichtung arbeitet folgenderweise. Der optische Sender des ersten Sende- und Empfangseinheit 1 erzeugt Lichtimpulse, die vom Empfänger der optischen Strahlung der zweiten Sende- und Empfangseinheit 2 empfangen werden. Bei der Verbreiterung des Lichtes zwischen den Einheiten 1 und 2 findet eine Zusammenwirkung der Strahlung mit einem turbulenten Gasmedium statt, infolgedessen der Strahl interferiert und sich krümmt. Das führt zur Ausbildung auf der Empfangsseite von Bereichen mit einer erhöhten und einer herabgesetzten Strahlungsintensität, die sowohl raum- als auch zeitmäßig fluktuieren. Zusätzlich erfolgen langsame Lageänderungen, die mit Saison- und Tagesänderungen der Temperatur des Mediums, Pendelungen von Retranslationstürmen, Vibrationen und Schwingungen von Gebäuden und Bauwerken verbunden sind, die als Befestigungsstellen verwendet werden.The device works as follows. The optical transmitter of the first transmitting and receiving unit 1 generates light pulses from the receiver of the optical radiation of the second transmitting and receiving unit 2 be received. In the broadening of the light between the units 1 and 2 There is an interaction of the radiation with a turbulent gas medium, as a result of which the beam interferes and bends. This results in formation on the receive side of regions of increased and decreased radiation intensity which fluctuate both in space and time. In addition, slow changes in position are associated with seasonal and daily changes in the temperature of the medium, reentry towers, vibrations and vibrations of buildings and structures used as attachment points.

In dem vorgeschlagenen in 2 gezeigten optischen Schema des optischen Sende- und Empfangssystems werden in der ersten Sende- und Empfangseinheit 1 vom Laser 9 mit der Speisequelle 10 Strahlungsimpulse erzeugt, die von der Kollimatoroptik 11 zu einem praktisch parallelen Bündel geformt und auf das optische Sende- und Empfangssystem der zweiten Sende- und Empfangseinheit 2 gerichtet werden. Die auf die Sammellinsen 8 auftreffende Strahlung wird durch aufeinanderfolgende Reflexion am schwenkbaren Spiegel 17 und optischen Element 12 auf die Fokussierlinse 14 und den Fotoempfänger 15 gerichtet. Die Brennweiten der Sammellinse 8 und der Fokussierlinse 14 sind derart gewählt, dass der gemeinsame Brennpunkt dieser Linsen auf der Oberfläche des Fotoempfängers 15 liegt. Die große Länge des optischen Weges, welche wegen der Verwendung der zwei Reflexionselemente entsteht, erlaubt es, langbrennweitige Linsen einzusetzen, die geringe sphärische Aberrationen des Bildes ermöglichen. Am Fotoempfänger 15 addieren sich die Strahlungen von mehreren räumlich beabstandeten Sammellinsen 8. Das ermöglicht die Vergrößerung der Fläche, von welcher die ankommende Strahlung gesammelt wird. Darüber hinaus verringert die Beabstandung der Empfangspunkte die Interferenzerscheinungen, was die Verringerung des Schwundes des Signals gewährleistet. Aus der Literatur (J.P. Miljutin, A.J. Gumbinas „Statistitscheskaja teorija atmosfernogo kanala optitscheskikh informazionnykh sistem", Moskau, „Radio i swjaz", 2002, S. 199 bis 200) ist es bekannt, dass es die lineare Addition der beabstandeten optischen Empfangskanäle erlaubt, das Niveau von Fehlern im optischen Kommunikationskanal um das 30 bis 100-fache bei einer hohen Turbulenz der Atmosphäre herabzusetzen.In the proposed in 2 shown optical scheme of the optical transmitting and receiving system are in the first transmitting and receiving unit 1 from the laser 9 with the food source 10 Radiation pulses generated by the collimator optics 11 formed into a practically parallel bundle and the optical transmitting and receiving system of the second transmitting and receiving unit 2 be directed. The on the collecting lenses 8th incident radiation is generated by successive reflection on the pivoting mirror 17 and optical element 12 on the focusing lens 14 and the photoreceiver 15 directed. The focal lengths of the condenser lens 8th and the focusing lens 14 are chosen such that the common focus of these lenses on the surface of the photoreceptor 15 lies. The large length of the optical path, which arises because of the use of the two reflection elements, makes it possible to use long focal length lenses, which allow low spherical aberrations of the image. At the photoreceiver 15 the radiations of several spatially spaced collecting lenses add up 8th , This makes it possible to increase the area from which the incoming radiation is collected. Moreover, the spacing of the reception points reduces the interference phenomena, which ensures the reduction of the signal fading. From the literature (JP Miljutin, AJ Gumbina's "Statisticheskaya teorija atmosfernogo kanala optitscheskikh informazionnykh sistem", Moscow, "Radio i swjaz", 2002, pp. 199-200) it is known that it allows the linear addition of the spaced optical receiving channels, to reduce the level of errors in the optical communication channel 30 to 100 times with high turbulence of the atmosphere.

Um die erste Sende- und Empfangseinheit 1 auf die zweite Sende- und Empfangseinheit 2 zu lenken, sind das Lichtteilerplättchen 19 und der positionsmäßig empfindliche Fotoempfänger 18 vorgesehen. Ein Teil der Strahlen der zu empfangenden Strahlung wird durch das vor der Fokussierlinse 14 gelagerten Lichtteilerplättchen 19 auf den im Brennpunkt der Sammellinse 8 angeordneten positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger 18 reflexiert. Wenn eine Änderung des Einfallwinkels der ankommenden Strahlung erfolgt, so ändert sich die Lage des Brennflecks am positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger 18. Aus der geometrischen Optik (B.M. Jaworskij, A.A. Detlaf „Sprawotschnik po fizike" M., 1965, „Nauka", S. 376) ist es bekannt, dass die lineare Abweichung des Bildes in der Brennebene eines parallelen auf eine Linse einfallenden Lichtbündels von der optischen Achse durch die Beziehung Δx = FΔΘdefiniert wird, wo Δx die lineare Abweichung, F die Brennweite der Linse und ΔΘ die Winkelabweichung der einfallenden Strahlung von der optischen Achse bedeuten.To the first transmitting and receiving unit 1 to the second transmitting and receiving unit 2 to steer, are the Lichtteilerplättchen 19 and the positionally sensitive photoreceiver 18 intended. Part of the rays of the radiation to be received is through the front of the focusing lens 14 stored light divider plate 19 on the focal point of the condenser lens 8th arranged positionally sensitive photoreceptor 18 reflexiert. If there is a change in the angle of incidence of the incoming radiation, the position of the focal spot changes at the positionally sensitive Fotoemp catcher 18 , From geometrical optics (BM Jaworskiy, AA Detlaf "Sprawochnik po fizike" M., 1965, "Nauka", p. 376), it is known that the linear deviation of the image in the focal plane of a parallel light beam incident on a lens from the optical axis through the relationship Δx = FΔΘ where Δx is the linear deviation, F is the focal length of the lens, and ΔΘ is the angular deviation of the incident radiation from the optical axis.

Aus der angeführten Beziehung geht hervor, dass bei der gegebenen Winkelabweichung die lineare Abweichung um so größer ist, als größer die Brennweite ist. In der vorliegenden Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation weist die Sammellinse 8 die maximale Brennweite auf. Die Strahlungen der Sammellinsen 8 werden durch Justieren der schwenkbaren Spiegel 17 überlagert. Das vermindert den Einfluss der Interferenz des Strahlungbündels in der Atmosphäre auf die Genauigkeit der Bestimmung der Winkelabweichung, da der zeitgemäße Schwund des Signals für die Strahlen verschieden ist, welche auf den positionsmäßig empfindlichen Fotoempfänger 18 von den räumlich beabstandeten Sammellinsen einfallen. Der positionsmäßig empfindliche Fotoempfänger 18 (z.B. eine 4-Sektoren-Fotodiode oder eine TV-Halbleitermatrize) erzeugt ein elektrisches Signal, das zur linearen Abweichung des Brennflecks von der optischen Achse proportional ist. Durch Messung dieser Größe und Schwenken des gesamten Systems zu einer oder anderen Seite kann man einen minimalen Wert dieser Fehlanpassung und somit zwei Sende- und Empfangseinheiten mit einer hohen Genauigkeit aufeinander zu lenken.From the above relationship, it can be seen that given the angular deviation, the linear deviation is greater as the focal length is larger. In the present apparatus for two-sided optical communication, the condenser lens 8th the maximum focal length. The radiations of the collecting lenses 8th be done by adjusting the swivel mirror 17 superimposed. This reduces the influence of the radiation beam interference in the atmosphere on the accuracy of determining the angular deviation, since the current fading of the signal is different for the beams incident on the positionally sensitive photoreceiver 18 from the spatially spaced collecting lenses. The positionally sensitive photoreceiver 18 (eg, a 4-sector photodiode or a TV semiconductor die) generates an electrical signal that is proportional to the linear deviation of the focal spot from the optical axis. By measuring this quantity and pivoting the entire system to one side or the other, one can direct a minimum value of this mismatch, and thus two transmit and receive units, to one another with high accuracy.

Bei der Verwendung der TV-Halbleitermatrize mit der Teilung 7 μm und der Brennweite der Sammellinse von 700 mm ist im Ergebnis der durchgeführten Experimente ist die Genauigkeit der Lenkung der Einheiten aufeinander nicht schlechter als 10^-5 Radiant erhalten worden.In the case of using the TV semiconductor die having the pitch of 7 μm and the focal length of the converging lens of 700 mm, as a result of the experiments conducted, the accuracy of steering the units on each other was not inferior to 10 ^-5 radians.

Bei der Änderung der Kommunikationsstrecke und der Witterungsverhältnisse kann sich das Leistungsniveau der zu empfangenden Strahlung am Fotoempfänger um mehr als das 100000-fache (> 60 dB) ändern. Diese Größe kann den dynamischen Bereich der linearen Arbeit des Fotoempfängers 15 erheblich übersteigen und zur Entstehung von Fehlern im Kommunikationskanal führen. Um eine eventuelle Überlastung des Fotoempfängers 15 zu vermeiden, kann zwischen der Fokussierlinse 14 und dem Fotoempfänger 15 das runde Diaphragma 20 vorgesehen werden, welches längs der die Mitten der Fokussierlinse 14, des Diaphragmas 20 und des Fotoempfängers 15 verbindenden Achse 21 verschiebbar ist.When changing the communication route and the weather conditions, the power level of the radiation to be received at the photoreceiver may change by more than 100,000 times (> 60 dB). This size can be the dynamic range of the photoreceptor linear work 15 significantly exceed and lead to the creation of errors in the communication channel. To a possible overload of the photoreceiver 15 To avoid, can between the focusing lens 14 and the photoreceptor 15 the round diaphragm 20 are provided, which along the centers of the focusing lens 14 , the diaphragm 20 and the photoreceptor 15 connecting axis 21 is displaceable.

Aus 3 ist ersichtlich, dass die Strahlungen 22, 23 der Sammellinsen 8 auf den Fotoempfänger 15 gelangen. Dabei fehlt die Strahlung auf der zur Aufnahmefläche des Fotoempfängers 15 senkrechten Achse 24. Daher kann das plane runde Diaphragma 20 entweder alle Strahlen aller Sammellinsen 8 vollständig durchlassen oder diese vollständig absperren. Diesen zwei äusseren Stellungen des Diaphragmas 20 sind die Positionszeichen 25, 26 in 3 zugeordnet. In den Zwischenstellungen der Verschiebung des Diaphragmas 20 kann man bei dessen geringfügigen Verschiebung ein notwendiges Niveau der Schwächung der Strahlung erhalten. Die axiale Verschiebung des Diaphragmas kann z.B. mittels eines Antriebes erfolgen. Der Antrieb der axialen Verschiebung kann sowohl manuell als auch elektronisch gesteuert sein. Der Vergleich der Berechnungswerte der Schwächung derartigen Einrichtung mit den experimentellen Angaben ist in 4 gezeigt, wo die Abhängigkeit der Schwächung der Strahlung von der Stellung des Diaphragmas 20 auf der Achse 24 markant illustriert ist.Out 3 it can be seen that the radiations 22 . 23 the collecting lenses 8th on the photoreceiver 15 reach. It lacks the radiation on the receiving surface of the photoreceptor 15 vertical axis 24 , Therefore, the plane round diaphragm can 20 either all the rays of all converging lenses 8th let it through completely or shut it off completely. These two outer positions of the diaphragm 20 are the position signs 25 . 26 in 3 assigned. In the intermediate positions of displacement of the diaphragm 20 At its slight shift, one can obtain a necessary level of attenuation of the radiation. The axial displacement of the diaphragm can be done for example by means of a drive. The axial displacement drive can be controlled both manually and electronically. The comparison of the calculation values of the attenuation of such device with the experimental data is in 4 shown where the dependence of the attenuation of the radiation on the position of the diaphragm 20 on the axis 24 is clearly illustrated.

Die Erhöhung der Genauigkeit der Lenkung durch die eingefügten Elemente erlaubt es, die Divergenz des optischen Sense- und Empfangssystems um das 3 bis 10-fache zu verringern. Das führt zur Vergrößerung der maximalen Größe der Kommunikationsstrecke ebenfalls um das 3 bis 10-fache. Andererseits gewährleistet das Einfügen des Diaphragmas 20 eine zuverlässige Arbeit des Kommunikationskanals bei der Verminderung der minimalen Größe der Kommunikationsstrecke.Increasing the accuracy of the steering by the inserted elements makes it possible to reduce the divergence of the optical sense and receive system by 3 to 10 times. This leads to the increase of the maximum size of the communication path also about 3 to 10 times. On the other hand, the insertion of the diaphragm ensures 20 a reliable work of the communication channel in reducing the minimum size of the communication link.

Die Experimente haben ergeben, dass es das Vorhandensein zusätzlicher Elemente in der Einrichtung zur zweiseitigen optischen Kommunikation erlaubt, eine sichere Kommunikation in einem Abstand von 10 Meter bis 7 Kilometer zu gewährleisten, während das beim Fehlen dieser Elemente nur in einem Bereich ab 200 Meter möglich ist.The Experiments have shown that it is the presence of additional Elements in the device for two-sided optical communication allowed, secure communication at a distance of 10 meters to 7 kilometers to ensure while the in the absence of these elements only in a range from 200 meters is possible.

11: erste Sende- und Empfangseinheitfirst Transmitting and receiving unit

22: zweite Sende- und Empfangseinheitsecond Transmitting and receiving unit
33: optisches Sende- und Empfangssystemoptical Transmitting and receiving system
44: elektronische Steuereinheitelectronic control unit
55: Stütz- und SchwenkvorrichtungSupport and support swivel device
66: Aufnahmeflächereceiving surface
77: Zentralachsecentral axis
88th: Sammellinseconverging lens
99: Laserlaser
1010: Speisequellesupply source
1111: Kollimatoroptikcollimator optics
1212: optisches Elementoptical element
1313: Reflexionsflächereflecting surface
1414: Fokussierlinsefocusing lens
1515: Fotoempfängerphotoreceptor
1616: optische Achse der Sammellinseoptical Axis of the condenser lens
1717: schwenkbarer Spiegelswiveling mirror
1818: positionsmäßig empfindlicher Fotoempfängerpositionally sensitive photoreceptor
1919: LichtteilerplättchenLight splitter plates
2020: Diaphragmadiaphragm
2121: die Mitten der Fokussierlinse und des Fotoempfängers verbindende Achsethe Axis connecting the center of the focusing lens and the photoreceiver
22, 2322 23: Strahlungen der Sammellinsenradiations the collecting lenses
2424: Achseaxis
25, 2625 26: äussere Stellungen des Diaphragmasexternal positions of the diaphragm

Claims

Device for two-sided optical communication with two transmitting and receiving units, each comprising an optical transmitting and receiving system having a receiving surface with the circular circumference whose geometric axis coincides with the central axis of the transmitting and receiving system, wherein on one side of the receiving surface at the Are arranged circumferentially uniformly arranged converging lenses, on the central axis of the transmitting and receiving system, a laser with a feed source and a collimator are successively arranged and arranged on the other side of the receiving surface, an optical element having a reflection surface, a focusing lens and a photoreceiver, wherein a pivotable mirror is mounted on the optical axis of each converging lens, which is optically coupled to the converging lens and the reflection surface of the optical element, which is also optically coupled to the focusing lens, characterized in that The device comprises a positionally sensitive photoreceiver and a light splitter plate, which are optically coupled to each other and arranged successively between the optical element and the focusing lens, and in which the optical path length from the condenser lens to the positionally sensitive photoreceiver and the inclination of the pivoting mirror are selected in that the focal point of each condenser lens coincides with the center of the positionally sensitive photoreceiver.

Device according to claim 1, characterized that between the focusing lens and the photoreceiver a Diaphragm is arranged, the longitudinal an axis connecting the centers of the focusing lens, the diaphragm and the photoreceiver is displaceable.