RU210347U1 - Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов - Google Patents
Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов Download PDFInfo
- Publication number
- RU210347U1 RU210347U1 RU2021137287U RU2021137287U RU210347U1 RU 210347 U1 RU210347 U1 RU 210347U1 RU 2021137287 U RU2021137287 U RU 2021137287U RU 2021137287 U RU2021137287 U RU 2021137287U RU 210347 U1 RU210347 U1 RU 210347U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- input
- power divider
- output
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в схемах лазерных локаторов для дистанционного зондирования окружающей среды и передачи и приема высокоточных сигналов оптической частоты. Требуемый технический результат, который заключается в повышении помехоустойчивости путем компенсации шумов канала, достигается в устройстве, содержащем приемопередающий оптический блок и электронный модуль, выполненный с возможностью подачи в него опорного сигнала и содержащий последовательно соединенные переключатель, делитель частоты, фазовый детектор, пропорционально-интегральный усилитель и генератор, управляемый напряжением, а в приемо-передающий оптический блок введены последовательно соединенные первый делитель мощности, вход которого является входом сигнала оптической частоты, второй делитель частоты, оптический циркулятор и первый акустооптический модулятор, третий делитель мощности, последовательно соединенные второй акустооптический модулятор, контроллер поляризации и четвертый делитель мощности, а также пятый делитель мощности и фарадеевское зеркало, соединенное со вторым выходом четвертого делителя мощности. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в схемах лазерных локаторов для дистанционного зондирования окружающей среды, передачи и приема высокоточных сигналов оптической частоты, сличение двух оптических осцилляторов, когда сигнал осциллятора направляется по оптическому каналу удаленному устройству, которое гетеродинирует этот сигнал и отравляет обратно для сличения с исходным сигналом, и для других практических приложений.
Известно устройство [RU 116245 U1, G01S 17/88, 20.05.2012], содержащее импульсный лазер для генерирования зондирующего пучка излучения, выводящую оптическую систему с неподвижным плоским отклоняющим зеркалом, расположенным на оптической оси принимающего рассеянное излучение телескопа в плоскости его входного отверстия, и связанный с импульсным лазером электронный блок обработки данных и управления, к которому подключен размещенный в фокусе принимающего рассеянное излучение телескопа фотодетектор, причем импульсный лазер выполнен с возможностью формирования зондирующего пучка излучения узким, в выводящую оптическую систему введено образующее с неподвижным плоским отклоняющим зеркалом перископ подвижное плоское отклоняющее зеркало, размещенное на оптической оси импульсного лазера и выполненное с возможностью перенаправления зондирующего пучка излучения на неподвижное плоское отклоняющее зеркало посредством поворотного механизма, связанного с электронным блоком обработки данных и управления, а расстояние между центрами подвижного и неподвижного плоских отклоняющих зеркал выбрано не менее чем в четыре раза превышающим масштаб Френеля.
Это устройство обладает относительно низкой чувствительностью ввиду последовательного проведения измерений, что приводит, в частности, к не учитываемым временным фазовым шумам, вносимых линией передачи.
Кроме того, известно устройство [RU 153460 U1, G01S 17/95, 20.07.2015], обладающее афокальным приемо-передающим телескопом, в котором с помощью светоделительной пластинки узкий пучок направляется в окружающую среду и затем производится одновременная регистрация рассеянной мощности строго назад на оси зондирующего пучка и на расстоянии не менее шести зон Френеля от оси телескопа.
Недостатком данного устройства является относительно низкая чувствительность, поскольку полное пропускание такого устройства в лучшем случае составляет всего одну четверть от номинального. Это связано с тем, что только половина мощности лазерного излучения отражается от светоделительной пластинки и посылается в окружающую среду только половина приходящей обратно рассеянной мощности проходит сквозь светоделительную пластинку и регистрируется фотоприемником.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 153460 U1, G01S 17/95, 20.07.2015], включающее лазер для генерации световых импульсов, линзовый коллиматор для формирования узкого зондирующего пучка, антенный переключатель для точного совмещения оптических осей передающего и принимающих каналов, приемо-передающий афокальный зеркальный телескоп, двойную апертурную диафрагму, формирователь угла поля зрения приемников, интерференционный фильтр и два фотодетектора, систему регистрации и компьютер, при этом в качестве антенного переключателя применяется поляризационный светоделительный куб, через который вся мощность линейно-поляризованного лазерного излучения направляется на деполяризатор и через телескоп - в окружающую среду.
Недостатком устройства являются высокая чувствительность к вибрационным воздействиям на устройство и флуктуациям окружающей среды, вносящим в сигнал фазовые шумы.
Задачей, которую решает данная полезная модель, является создание устройства для одновременной передачи оптического сигнала частоты к удаленному оптическому осциллятору и приема аналогичного сигнала от него с компенсацией фазовых шумов, вносимых оптоволоконным или атмосферным каналом связи и вибрационными воздействиями.
Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости устройства.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее приемо-передающий оптический блок, содержащий первый и второй фотодетекторы и выполненный с возможностью подачи в него сигнала оптической частоты и передачи оптического сигнала в оптический канал и приема оптического сигнала из оптического канала, согласно полезной модели, введен электронный модуль, выполненный с возможностью подачи в него опорного сигнала и содержащий последовательно соединенные переключатель, делитель частоты, фазовый детектор, другой вход которого является входом опорного сигнала, пропорционально-интегральный усилитель и генератор управляемый напряжением, выход которого соединен с первым входом переключателя, а в приемо-передающий оптический блок введены последовательно соединенные первый делитель мощности, вход которого является входом сигнала оптической частоты, второй делитель частоты, оптический циркулятор и первый акустооптический модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом генератора управляемого напряжением электронного модуля, а выход является выходом оптического сигнала в оптический канал, третий делитель мощности, первый и второй входы которого соединены с со вторыми выходами второго делителя мощности и оптического циркулятора, соответственно, а выход соединен с входом первого фотодетектора, выход которого соединен со вторым входом переключателя электронного модуля, последовательно соединенные второй акустооптический модулятор, вход которого является входом оптического сигнала из оптического канала, контроллер поляризации и четвертый делитель мощности, а также пятый делитель мощности, первый вход которого соединен с выходом четвертого делителя мощности, второй вход которого соединен со вторым выходом первого делителя мощности, а выход - соединен с входом второго фотодетектора, и фарадеевское зеркало, соединенное со вторым выходом четвертого делителя мощности. На чертеже представлены:
на фиг. 1 - функциональная схема устройства для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов;
на фиг. 2 - конструкция устройства для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов.
Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов (фиг. 1) содержит приемо-передающий оптический блок 1, содержащий первый 2 и второй 3 фотодетекторы.
Входящий в устройство приемо-передающий оптический блок 1 выполнен с возможностью подачи в него сигнала 4 оптической частоты, а также и передачи оптического сигнала в оптический канал и приема оптического сигнала из оптического канала.
Устройство содержит также электронный модуль 5, выполненный с возможностью подачи в него опорного сигнала и содержащий последовательно соединенные переключатель 6, делитель 7 частоты, фазовый детектор 8, другой вход которого является входом опорного сигнала, пропорционально-интегральный усилитель 9 и генератор 10, управляемый напряжением, выход которого соединен с первым входом переключателя 6.
Приемо-передающий оптический блок содержит последовательно соединенные первый делитель 11 мощности, вход которого является входом сигнала оптической частоты, второй делитель 12 частоты, оптический циркулятор 13 и первый акустооптический модулятор 14, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 10 управляемого напряжением электронного модуля 5, а выход является выходом оптического сигнала в оптический канал.
Кроме того, приемо-передающий блок содержит третий делитель 15 мощности, первый и второй входы которого соединены со вторыми выходами второго делителя 12 мощности и оптического циркулятора 13, соответственно, а выход соединен с входом первого фото детектора 2, выход которого соединен со вторым входом переключателя 6 электронного модуля.
Приемо-передающий блок содержит также последовательно соединенные второй акустооптический модулятор 16, вход которого является входом оптического сигнала из оптического канала, контроллер 17 поляризации и четвертый делитель 18 мощности, а также пятый делитель 19 мощности, первый вход которого соединен с выходом четвертого делителя 18 мощности, второй вход которого соединен со вторым выходом первого делителя 11 мощности, а выход - соединен с входом второго фотодетектора 3 и фарадеевское зеркало 20, соединенное со вторым выходом четвертого делителя 18 мощности.
Конструкция устройства для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов (фиг. 2) предполагает наличие внешний корпуса 21, внутренний корпуса 22, виброизоляции 23, элемента Пелетье 24, термистора 25 и оптоволоконных разъемов FC/APC 26.
Устройства для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов работает следующим образом.
Устройство состоит из приемо-передающего оптического блока и электронного модуля 5.
Сигнал на частоте f1, управляющий первым акустооптическим модулятором 14, создается генератор управляемым напряжением 10. Управление его частотой выполняется системой фазовой автоподстройки частоты на основе фазового детектора 8. На него подается опорный сигнал на частоте 10 МГц, к которому привязывается либо сигнал генератор управляемым напряжением 10 (в режиме разомкнутой петли обратной связи), либо сигнал с выхода первого фотодетектора 2 (в режиме замкнутой петли).
Передаваемый оптический сигнал оптической частоты 4 разветвляется первым делителем 11 мощности (оптоволоконным делителем) в соотношении 9/1 (на передачу/в опорное плечо для анализа стабильности поступившего из оптического канала оптического).
Кроме того, еще 10% излучения вторым делителем 12 отделяются в опорное плечо системы детектирования шумов канала. Затем передаваемое излучение (сигнал 4 оптической частоты) направляется через оптический циркулятор 13 в первый акустооптический модулятор 14, который смещает частоту излучения на частоту f1 (~100 МГц), после чего излучение отправляется в оптический канал.
При приеме оптического сигнал он проходит через второй акустооптический модулятор 16, работающий на частоте f2 (около ~80 МГц), контроллер 17 поляризации и направляется в четвертый делитель 18, отщепляющий 90% излучения, который отражаются фарадеевским зеркалом 20 обратно в канал. При этом поляризация излучения поворачивается на 90°, что позволяет компенсировать флуктуации поляризации в канале. Остальные 10% излучения совмещаются на пятом делителе 19 с опорным плечом в отношении 50/50, и направляются на второй фотодетектор 3, где, наблюдая биения на частоте f1+f2, можно анализировать стабильность поступившего из оптического канала излучения. Максимизировать сигнал биений можно при помощи контроллера 17 поляризации.
На стороне отправителя оптического сигнала вернувшийся из оптического канала отраженное излучение проходит первый акустооптический модулятор 14 еще раз, выходит из другого порта циркулятора 13 и аналогично совмещается с опорным плечом в первом фотодетекторе 2. Здесь биения наблюдаются на частоте 2(f1+f2). Сигнал с выхода первого фотодетектора 2 используется для формирования сигнала обратной связи, подаваемого на первый акустооптический модулятор 14 для компенсации шумов оптического канала.
Помимо канала шумы в наблюдаемые сигналы биений могут вноситься элементами конструкции устройства. Эти шумы два раза в различных направлениях детектируются фотодетектором первым фотодетектором 2 ФД1 и, таким образом, компенсируются.
Кроме того, шумы, которые вносятся элементами конструкции устройства, компенсируются тем, что само устройство заключено в алюминиевый внешний корпус 21, например, с размером 222×146×55 мм, и внутренний корпус 22, например размером 275×175×65 мм, а пространство между корпусами заполнено виброизоляцией 23 (виброизолирующим материалом) за исключением участка поверхности, обеспечивающего тепловой контакт двух корпусов через элемент Пелетье 24. Температура измеряется термистором 25 с номинальным сопротивлением 10 кОм и стабилизируется при помощи элемента Пелетье 24. Ввод и вывод излучения из корпуса осуществляется через оптоволоконные разъемы FC/APC 26.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства, достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении помехоустойчивости устройства за счет обеспечения компенсации шумов канала.
Claims (1)
- Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов, содержащее приемо-передающий оптический блок, содержащий первый и второй фотодетекторы и выполненный с возможностью подачи в него сигнала оптической частоты, и передачи оптического сигнала в оптический канал, и приема оптического сигнала из оптического канала, отличающееся тем, что введен электронный модуль, выполненный с возможностью подачи в него опорного сигнала и содержащий последовательно соединенные переключатель, делитель частоты, фазовый детектор, другой вход которого является входом опорного сигнала, пропорционально-интегральный усилитель и генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен с первым входом переключателя, а в приемо-передающий оптический блок введены последовательно соединенные первый делитель мощности, вход которого является входом сигнала оптической частоты, второй делитель частоты, оптический циркулятор и первый акустооптический модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом генератора, управляемого напряжением электронного модуля, а выход является выходом оптического сигнала в оптический канал, третий делитель мощности, первый и второй входы которого соединены со вторыми выходами второго делителя мощности и оптического циркулятора, соответственно, а выход соединен с входом первого фотодетектора, выход которого соединен со вторым входом переключателя электронного модуля, последовательно соединенные второй акустооптический модулятор, вход которого является входом оптического сигнала из оптического канала, контроллер поляризации и четвертый делитель мощности, а также пятый делитель мощности, первый вход которого соединен с выходом четвертого делителя мощности, второй вход которого соединен со вторым выходом первого делителя мощности, а выход соединен с входом второго фотодетектора, и фарадеевское зеркало, соединенное со вторым выходом четвертого делителя мощности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021137287U RU210347U1 (ru) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021137287U RU210347U1 (ru) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU210347U1 true RU210347U1 (ru) | 2022-04-08 |
Family
ID=81076433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021137287U RU210347U1 (ru) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU210347U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394377C1 (ru) * | 2006-03-10 | 2010-07-10 | Дискавери Семикондакторс, Инк. | Когерентный оптический приемник с управлением посредством обратной связи и с электронной компенсацией/коррекцией |
| RU153460U1 (ru) * | 2014-12-10 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере |
| US9086488B2 (en) * | 2010-04-20 | 2015-07-21 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system and method |
| RU177661U1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Компактный аэрозольный лидар для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере |
-
2021
- 2021-12-16 RU RU2021137287U patent/RU210347U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394377C1 (ru) * | 2006-03-10 | 2010-07-10 | Дискавери Семикондакторс, Инк. | Когерентный оптический приемник с управлением посредством обратной связи и с электронной компенсацией/коррекцией |
| US9086488B2 (en) * | 2010-04-20 | 2015-07-21 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system and method |
| RU153460U1 (ru) * | 2014-12-10 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере |
| RU177661U1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Компактный аэрозольный лидар для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4824251A (en) | Optical position sensor using coherent detection and polarization preserving optical fiber | |
| US7139446B2 (en) | Compact fiber optic geometry for a counter-chirp FMCW coherent laser radar | |
| US11709240B2 (en) | Descan compensation in scanning LIDAR | |
| JP6293285B2 (ja) | レーザレーダ装置 | |
| US7586586B2 (en) | Fiber optically coupled, multiplexed, and chopped laser rangefinder | |
| CN101446687B (zh) | 一种共线飞秒激光偏振泵浦探测系统 | |
| US5510890A (en) | Laser radar with reference beam storage | |
| EP0321252B1 (en) | Optical fiber sensor | |
| CA3141242A1 (en) | 360 degrees field of view scanning lidar with no movable parts | |
| EP0283222B1 (en) | 3-Dimensional vision system utilizing coherent optical detection | |
| US4958929A (en) | Optical fiber sensor | |
| US20020109829A1 (en) | Single aperture, alignment insensitive ladar system | |
| US4981354A (en) | Optical differential tilt sensor | |
| RU165087U1 (ru) | Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере | |
| CN101706578A (zh) | 一种人眼安全激光测距仪 | |
| RU210347U1 (ru) | Устройство для приема и передачи оптического сигнала частоты с компенсацией фазовых шумов | |
| CN112433221A (zh) | 一种基于偏振调制的绝对距离测量装置 | |
| CN105576495B (zh) | 基于楔角电光晶体的剩余幅度调制稳定装置 | |
| CN110865354A (zh) | 闪光雷达和探测方法 | |
| RU2738588C1 (ru) | Комбинированный лидар | |
| Zhou et al. | A synthetic aperture imaging ladar demonstrator with Ø300mm antenna and changeable footprint | |
| CN221081312U (zh) | 一种激光监听装置 | |
| CN214201777U (zh) | 一种基于偏振调制的绝对距离测量装置 | |
| CN114088356B (zh) | 一种与偏振无关的ofdr测量装置及方法 | |
| EP4279949A1 (en) | Distance measuring |