RU2272358C1 - Two-way optical communication device - Google Patents

Two-way optical communication device Download PDF

Info

Publication number
RU2272358C1
RU2272358C1 RU2004121697/09A RU2004121697A RU2272358C1 RU 2272358 C1 RU2272358 C1 RU 2272358C1 RU 2004121697/09 A RU2004121697/09 A RU 2004121697/09A RU 2004121697 A RU2004121697 A RU 2004121697A RU 2272358 C1 RU2272358 C1 RU 2272358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
photodetector
focusing lens
lens
collecting
Prior art date
Application number
RU2004121697/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004121697A (en
Inventor
Юрий Иосифович Зеленюк (RU)
Юрий Иосифович Зеленюк
Игорь Владимирович Огнев (RU)
Игорь Владимирович Огнев
Сергей Евгеньевич Широбакин (RU)
Сергей Евгеньевич Широбакин
ков Сергей Юрьевич Пол (RU)
Сергей Юрьевич Поляков
Антон Алексеевич Паршин (RU)
Антон Алексеевич Паршин
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод"
Priority to RU2004121697/09A priority Critical patent/RU2272358C1/en
Priority to DE200510033422 priority patent/DE102005033422B4/en
Publication of RU2004121697A publication Critical patent/RU2004121697A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2272358C1 publication Critical patent/RU2272358C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40Transceivers
    • H04B10/43Transceivers using a single component as both light source and receiver, e.g. using a photoemitter as a photoreceiver
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1123Bidirectional transmission
    • H04B10/1125Bidirectional transmission using a single common optical path

Abstract

FIELD: electrical communications; two-way optical communication systems.
SUBSTANCE: proposed device has two transceiving centers, each incorporating optical transceiving system that has receiving floor which is circular in perimeter and its center is aligned with central axis of optical transceiving system. Installed on one end of receiving floor are converging lenses uniformly disposed over perimeter of receiving floor; arranged in tandem on optical axis are laser with power supply and collimating optics. Disposed in tandem on other end of receiving floor are optical reflecting-surface component, focusing lens, and photodetector. Mounted on optical axis of each converging lens is turning mirror optically coupled with converging lens and with optical-component reflecting surface, the latter being optically coupled with focusing lens; newly introduced in device are position sensing photodetector and beam splitter.
EFFECT: enlarged functional capabilities of device.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах двусторонней оптической связи.The invention relates to techniques for electrical communication and can be used in two-way optical communication systems.

Из уровня техники известно устройство двусторонней оптической связи (Патент Японии №25122, 1969 г.), содержащее два приемопередающих узла, каждый из которых имеет приемопередающую оптическую систему, включающую лазер с источником питания, коллимирующую оптику и фотоприемник, а также схему обработки и регулирования через исполнительный элемент. Эта система предусматривает автоматическую компенсацию возмущений положения светового пучка, возникающих в результате изменения метеорологических условий. Исполнительным устройством в этой системе является сервопривод для изменения углового положения коллиматора. Смещение луча лазера после прохождения по трассе фиксируется верхним и нижним фотодетекторами. Разностный сигнал между этими фотоприемниками корректирует угловое положение соответствующего коллиматора. К недостаткам данного устройства можно отнести малый динамический диапазон работы системы при передаче данных с высокой скоростью.The prior art device is a two-way optical communication device (Japanese Patent No. 25122, 1969), containing two transceiver nodes, each of which has a transceiver optical system, including a laser with a power source, collimating optics and a photodetector, as well as a processing and regulation circuit through executive element. This system provides for automatic compensation of perturbations in the position of the light beam resulting from changes in meteorological conditions. The actuator in this system is a servo for changing the angular position of the collimator. The displacement of the laser beam after passing along the track is fixed by the upper and lower photodetectors. The difference signal between these photodetectors corrects the angular position of the corresponding collimator. The disadvantages of this device include the small dynamic range of the system when transmitting data at high speed.

Наиболее близким по технической сущности является устройство двусторонней оптической связи (Патент РФ №2155450, 2000 г.), которое и выбрано в качестве прототипа. Приемопередающая оптическая система устройства выполнена в виде, по крайней мере, трех собирающих линз, расположенных равномерно по периметру приемной площадки, на центральной оси которой с внешней стороны установлен лазер с источником питания и коллиматорная оптика, а с внутренней стороны последовательно размещены оптический элемент с отражающей поверхностью, фокусирующая линза и фотоприемник, а на оптической оси каждой собирающей линзы установлено поворотное зеркало, оптически связанное с собирающей линзой и отражающей поверхностью оптического элемента, которая также оптически связана с фокусирующей линзой, при этом каждое поворотное зеркало расположено к оптической оси собирающей линзы под углом 5°≤α≤10°. К недостаткам данного устройства двусторонней оптической связи можно отнести малый динамический диапазон работы системы и невысокую надежность связи.The closest in technical essence is a device for two-way optical communication (RF Patent No. 21545450, 2000), which is selected as a prototype. The transceiver optical system of the device is made in the form of at least three collecting lenses located evenly around the perimeter of the receiving platform, on the central axis of which there is a laser with a power source and collimator optics on the outside, and an optical element with a reflecting surface is placed in series on the inside , a focusing lens and a photodetector, and a rotary mirror optically coupled to the collecting lens and reflective surface is mounted on the optical axis of each collecting lens оп optical element, which is also optically connected to the focusing lens, with each rotary mirror located at an angle of 5 ° ≤α≤10 ° to the optical axis of the collecting lens. The disadvantages of this two-way optical communication device include the small dynamic range of the system and the low reliability of communication.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства двусторонней оптической связи, а именно, уменьшение минимального и увеличение максимального размера дистанции связи.The technical result of the invention is to expand the functionality of the device two-way optical communication, namely, reducing the minimum and increasing the maximum size of the communication distance.

Технический результат достигается за счет того, что устройство двусторонней оптической связи содержит два приемопередающих узла, каждый из которых имеет приемопередающую оптическую систему, содержащую приемную площадку с периметром в виде окружности, центр которой совпадает с центральной осью приемопередающей оптической системы. С одной стороны приемной площадки расположены собирающие линзы, установленные равномерно по периметру приемной площадки. А также на центральной оси приемопередающей оптической системы последовательно размещены лазер с источником питания и коллиматорная оптика. С другой стороны приемной площадки последовательно размещены оптический элемент с отражающей поверхностью, фокусирующая линза и фотоприемник. На оптической оси каждой собирающей линзы установлено поворотное зеркало, оптически связанное с собирающей линзой и отражающей поверхностью оптического элемента, оптически связанной с фокусирующей линзой. При этом вновь введены оптически связанные между собой позиционно чувствительный фотоприемник и светоделительная пластинка, последовательно установленные между оптическим элементом и фокусирующей линзой. Причем, оптическая длина пути от собирающей линзы до позиционно чувствительного фотоприемника и наклон поворотного зеркала выбраны так, что фокус каждой собирающей линзы совпадает с центром позиционно чувствительного фотоприемника. Между фокусирующей линзой и фотоприемником может быть установлена диафрагма, выполненная с возможностью перемещения вдоль оси, соединяющей центры фокусирующей линзы, диафрагмы и фотоприемника.The technical result is achieved due to the fact that the two-way optical communication device contains two transceiver nodes, each of which has a transceiver optical system containing a receiving platform with a perimeter in the form of a circle, the center of which coincides with the central axis of the transceiving optical system. On one side of the receiving platform are collecting lenses mounted uniformly around the perimeter of the receiving platform. Also, a laser with a power source and collimator optics are sequentially placed on the central axis of the transceiver optical system. On the other side of the receiving platform, an optical element with a reflective surface, a focusing lens and a photodetector are sequentially placed. A rotary mirror is mounted on the optical axis of each collecting lens optically coupled to the collecting lens and a reflective surface of the optical element optically coupled to the focusing lens. In this case, a positionally sensitive photodetector and a beam splitting plate optically coupled to each other are introduced again, sequentially mounted between the optical element and the focusing lens. Moreover, the optical path length from the collecting lens to the positionally sensitive photodetector and the tilt of the rotary mirror are selected so that the focus of each collecting lens coincides with the center of the positionally sensitive photodetector. A diaphragm may be mounted between the focusing lens and the photodetector, which is movable along an axis connecting the centers of the focusing lens, the diaphragm, and the photodetector.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства двусторонней оптической связи. Устройство двусторонней оптической связи состоит из первого приемопередающего узла 1 и второго приемопередающего узла 2, расположенных на противоположных концах дистанции связи. Каждый из узлов включает приемопередающую оптическую систему 3, электронный блок управления 4 и опорно-поворотное устройство 5 для крепления на объекте.Figure 1 shows a structural diagram of a device for two-way optical communication. The two-way optical communication device consists of a first transceiver node 1 and a second transceiver node 2 located at opposite ends of the communication distance. Each of the nodes includes a transceiver optical system 3, an electronic control unit 4 and a slewing ring 5 for mounting on an object.

На фиг.2 изображена оптическая схема приемопередающей оптической системы устройства двусторонней оптической связи, гдеFigure 2 shows the optical diagram of the transceiver optical system of the device for two-way optical communication, where

3 - приемопередающая оптическая система;3 - transceiver optical system;

6 - приемная площадка;6 - reception area;

7 - центральная ось;7 - the central axis;

8 - собирающая линза;8 - collecting lens;

9 - лазер;9 - laser;

10 - источник питания;10 - power source;

11 - коллиматорная оптика;11 - collimator optics;

12 - оптический элемент;12 - optical element;

13 - отражающая поверхность;13 - reflective surface;

14 - фокусирующая линза;14 - focusing lens;

15 - фотоприемник;15 - photodetector;

16 - оптическая ось собирающей линзы;16 - optical axis of the collecting lens;

17 - поворотное зеркало;17 - a rotary mirror;

18 - позиционно чувствительный фотоприемник;18 - positionally sensitive photodetector;

19 - светоделительная пластинка;19 - beam splitting plate;

20 - диафрагма;20 - aperture;

21 - ось, соединяющая центры фокусирующей линзы и фотоприемника.21 - axis connecting the centers of the focusing lens and the photodetector.

Устройство двухсторонней оптической связи содержит два приемопередающих узла, каждый из которых имеет приемопередающую оптическую систему 3, содержащую приемную площадку 6 с периметром в виде окружности, центр которой совпадает с центральной осью 7 приемопередающей оптической системы 3. С одной стороны приемной площадки расположены собирающие линзы 8, установленные равномерно по периметру приемной площадки 6. А также на центральной оси 7 приемопередающей оптической системы последовательно размещены: лазер 9 с источником питания 10 и коллиматорная оптика 11. С другой стороны приемной площадки 6 последовательно размещены оптический элемент 12 с отражающей поверхностью 13, фокусирующая линза 14 и фотоприемник 15. На оптической оси 16 каждой собирающей линзы установлено поворотное зеркало 17, оптически связанное с собирающей линзой 8 и отражающей поверхностью оптического элемента 12, оптически связанной с фокусирующей линзой 14.The two-way optical communication device contains two transceiver nodes, each of which has a transceiver optical system 3, comprising a receiving pad 6 with a perimeter in the form of a circle, the center of which coincides with the central axis 7 of the transceiving optical system 3. On one side of the receiving pad are collecting lenses 8, installed uniformly around the perimeter of the receiving platform 6. And also on the central axis 7 of the transceiving optical system are sequentially placed: a laser 9 with a power source 10 and a call slave optics 11. On the other side of the receiving platform 6, an optical element 12 with a reflecting surface 13, a focusing lens 14 and a photodetector 15 are sequentially placed. On the optical axis 16 of each collecting lens, a rotary mirror 17 is mounted, optically connected to the collecting lens 8 and the reflecting surface of the optical element 12 optically coupled to a focusing lens 14.

При этом в схему вновь введены оптически связанные между собой позиционно чувствительный фотоприемник 18 и светоделительная пластинка 19, последовательно установленные между оптическим элементом 12 и фокусирующей линзой 14. Причем, оптическая длина пути от собирающей линзы 8 до позиционно чувствительного фотоприемника 18 и наклон поворотного зеркала 17 выбраны так, что фокус каждой собирающей линзы 8 совпадает с центром позиционно чувствительного фотоприемника 18.In this case, the optically coupled positionally sensitive photodetector 18 and the beam splitter plate 19, sequentially mounted between the optical element 12 and the focusing lens 14 are again introduced into the circuit. Moreover, the optical path length from the collecting lens 8 to the position sensitive photodetector 18 and the tilt of the swivel mirror 17 so that the focus of each collecting lens 8 coincides with the center of the positionally sensitive photodetector 18.

Между фокусирующей линзой 14 и фотоприемником 15 может быть установлена плоская круглая диафрагма 20, выполненная с возможностью перемещения вдоль оси 21, соединяющей центры фокусирующей линзы 14, диафрагмы 20 и фотоприемника 15.Between the focusing lens 14 and the photodetector 15, a flat circular diaphragm 20 can be mounted that can be moved along an axis 21 connecting the centers of the focusing lens 14, the diaphragm 20, and the photodetector 15.

Устройство двусторонней оптической связи работает следующим образом. Оптический передатчик первого приемопередающего узла 1 генерирует световые импульсы, принимаемые приемником оптического излучения второго приемопередающего узла 2. При распространении света вдоль дистанции в атмосфере происходит взаимодействие излучения с турбулентной газовой средой, в результате чего луч интерферирует и искривляется. Это приводит к образованию на приемной стороне зон с повышенной и пониженной интенсивностью излучения, флуктуирующих как в пространстве, так и во времени. Дополнительно с этим происходят медленные подвижки точек крепления блоков, связанные с сезонными и суточными изменениями температуры среды, качанием ретрансляционных вышек, вибрациями и колебаниями зданий и сооружений, используемых в качестве мест крепления.A two-way optical communication device operates as follows. The optical transmitter of the first transceiver unit 1 generates light pulses received by the optical radiation receiver of the second transceiver unit 2. When light propagates along a distance in the atmosphere, radiation interacts with a turbulent gas medium, as a result of which the beam interferes and bends. This leads to the formation on the receiving side of the zones with high and low radiation intensity, fluctuating both in space and in time. Additionally, slow movements of the block attachment points occur, associated with seasonal and daily changes in the temperature of the medium, swing of the relay towers, vibrations and vibrations of buildings and structures used as attachment points.

В предложенной оптической схеме приемопередающей оптической системы, показанной на фиг.2, на первом приемопередающем узле 1 импульсы излучения вырабатываются лазером 9 с источником питания 10, которые формируются коллиматорной оптикой 11 в практически параллельный пучок и направляются на приемопередающую оптическую систему второго приемопередающего узла 2. Излучение, попавшее на собирающие линзы 8, путем последовательного отражения от поворотного зеркала 17 и оптического элемента 12 направляется на фокусирующую линзу 14 и фотоприемник 15. Фокусные расстояния собирающей 8 и фокусирующей 14 линз подобраны так, что точка суммарного фокуса этих линз располагается на поверхности фотоприемника 15. Большая длина оптического пути, возникающая из-за применения двух отражательных элементов, позволяет использовать длиннофокусные линзы, обеспечивающие небольшие сферические аберрации изображения. На фотоприемнике 15 складываются излучения с нескольких собирающих линз 8, разнесенных в пространстве. Это обеспечивает увеличение площади, с которой собирается приходящее излучение. Кроме того, разнесение точек приема уменьшает интерференционные явления, что обеспечивает уменьшение замирания сигнала. Из литературы известно (Е.Р.Милютин. А.Ю.Гумбинас. Статистическая теория атмосферного канала оптических информационных систем. М.: Радио и связь. 2002 г. с.199-200.), что линейное сложение разнесенных приемных оптических каналов позволяет уменьшить уровень ошибок в канале оптической связи в 30-100 раз при высокой турбулентности атмосферы.In the proposed optical scheme of the transceiver optical system shown in Fig. 2, on the first transceiver unit 1, radiation pulses are generated by a laser 9 with a power source 10, which are formed by the collimator optics 11 into a practically parallel beam and are sent to the transceiver optical system of the second transceiver unit 2. Radiation that fell on the collecting lens 8, by successive reflection from the rotary mirror 17 and the optical element 12 is directed to the focusing lens 14 and the photodetector 15. F placing behind the collecting distance 8 and the focusing lens 14 are chosen so that the total focal point of these lenses located on the surface of the photodetector 15. A large optical path length which arises from the use of two reflective elements, allows to use long-focus lens, providing small spherical aberration of the image. At the photodetector 15, radiation is added from several collecting lenses 8, spaced in space. This provides an increase in the area from which the incoming radiation is collected. In addition, the diversity of the receiving points reduces interference phenomena, which reduces the signal fading. From the literature it is known (E.R. Milyutin. A.Yu. Gumbinas. Statistical theory of the atmospheric channel of optical information systems. M: Radio and communications. 2002, p.199-200.) That the linear addition of spaced receiving optical channels allows reduce the error level in the optical communication channel by 30-100 times with high atmospheric turbulence.

Для обеспечения точного наведения первой приемопередающей системы 1 на вторую приемопередающую систему 2 введена светоделительная пластинка 19 и позиционно чувствительный фотоприемник 18. Часть лучей принимаемого излучения отражается светоделительной пластинкой 19, установленной перед фокусирующей линзой 14, на позиционно чувствительный фотоприемник 18, расположенный в точке фокуса собирающей линзы 8. Если происходит изменение угла падения приходящего излучения, то изменяется положение фокального пятна на позиционно чувствительном фотоприемнике 18. Из геометрической оптики известно (Б.М.Яворский. А.А.Детлаф. Справочник по физике. М.: Наука, 1965 г., стр.576.), что линейное отклонение изображения в фокальной плоскости параллельного пучка света, падающего на линзу от оптической оси, определяется выражениемTo ensure accurate guidance of the first transceiver system 1 to the second transceiver system 2, a beam splitter plate 19 and a positionally sensitive photodetector 18 are introduced. Some of the rays of the received radiation are reflected by a beam splitter plate 19, installed in front of the focusing lens 14, to a positionally sensitive photodetector 18 located at the focal point of the collecting lens 8. If there is a change in the angle of incidence of the incoming radiation, then the position of the focal spot on the positionally sensitive photo the receiver 18. From geometrical optics it is known (B. M. Yavorsky. A. A. Detlaf. Handbook of Physics. M: Nauka, 1965, p. 576.) that the linear deviation of the image in the focal plane of a parallel light beam, incident on the lens from the optical axis is determined by the expression

Δx=F·ΔΘ,Δx = F · ΔΘ,

где Δx - линейное отклонение;where Δx is the linear deviation;

F - фокусное расстояние линзы;F is the focal length of the lens;

ΔΘ - угловое отклонение падающего излучения от оптической оси.ΔΘ is the angular deviation of the incident radiation from the optical axis.

Из приведенного выражения следует, что при данном угловом отклонении линейное отклонение тем больше, чем больше фокусное расстояние. В приведенном устройстве двусторонней оптической связи собирающая линза 8 имеет максимальное фокусное расстояние. Излучение от собирающих линз 8 путем юстировки поворотных зеркал 17 совмещается между собой. Это обеспечивает уменьшение влияния интерференции пучка излучения в атмосфере на точность определения углового отклонения, поскольку замирание сигнала во времени различно для лучей, попавших на позиционно чувствительный фотоприемник 18 от собирающих линз, разнесенных в пространстве. Позиционно чувствительный фотоприемник 18 (например, 4-секторный фотодиод или телевизионная полупроводниковая матрица) вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный линейному отклонению изображения фокального пятна от оптической оси. Измеряя эту величину и поворачивая всю систему в ту или иную сторону, можно добиться минимального значения этого рассогласования и, тем самым, с высокой точностью навести оба приемопередающих узла друг на друга.From the above expression it follows that for a given angular deviation, the linear deviation is greater, the greater the focal length. In the above two-way optical communication device, the collecting lens 8 has a maximum focal length. The radiation from the collecting lenses 8 by aligning the rotary mirrors 17 is combined with each other. This ensures that the influence of interference of the radiation beam in the atmosphere on the accuracy of determining the angular deviation, since the fading of the signal in time is different for the rays that hit the position-sensitive photodetector 18 from collecting lenses spaced in space. A position-sensitive photodetector 18 (for example, a 4-sector photodiode or a television semiconductor matrix) produces an electrical signal proportional to the linear deviation of the focal spot image from the optical axis. By measuring this value and turning the entire system in one direction or another, it is possible to achieve the minimum value of this mismatch and, thus, with high accuracy to point both transceiver nodes on top of each other.

При использовании телевизионной полупроводниковой матрицы с шагом 7 мкм и фокусным расстоянием собирающей линзы 700 мм в результате проведенных экспериментов получена точность наведения узлов друг на друга не хуже 10-5 радиана.When using a television semiconductor matrix with a step of 7 μm and a focal length of the collecting lens of 700 mm, the accuracy of the guidance of the nodes at each other is not worse than 10 -5 radians as a result of the experiments.

При изменении дистанции связи и погодных условий уровень мощности принимаемого излучения на фотоприемнике может изменяться более чем в 100000 раз (>60 дБ). Эта величина может значительно превышать динамический диапазон линейной работы фотоприемника 15 и приводить к появлению ошибок в канале связи. Для исключения возможной перегрузки фотоприемника 15 в данную конструкцию может быть введена круглая диафрагма 20, установленная между фокусирующей линзой 14 и фотоприемником 15, выполненная с возможностью перемещения вдоль оси 21, соединяющей центры фокусирующей линзы 14, диафрагмы 20 и фотоприемника 15.When the communication distance and weather conditions change, the power level of the received radiation at the photodetector can change more than 100,000 times (> 60 dB). This value can significantly exceed the dynamic range of the linear operation of the photodetector 15 and lead to errors in the communication channel. To avoid possible overload of the photodetector 15, a circular diaphragm 20 can be introduced into this design, mounted between the focusing lens 14 and the photodetector 15, which can be moved along the axis 21 connecting the centers of the focusing lens 14, the aperture 20, and the photodetector 15.

На фиг.3 показан принцип работы устройства двусторонней оптической связи с диафрагмой.Figure 3 shows the principle of operation of the device of two-way optical communication with the diaphragm.

Излучения 22, 23 от собирающих линз 8 поступают на фотоприемник 15. При этом на оси 24, перпендикулярной приемной поверхности фотоприемника 15, излучение отсутствует. Поэтому круглая плоская диафрагма 20 может либо полностью пропускать все лучи от всех собирающих линз 8, либо полностью перекрывать их. Эти два крайних положения диафрагмы 20 показаны позициями 25 и 26 на фиг.3. В промежуточных положениях перемещения диафрагмы 20 при ее незначительном смещении можно получить необходимый уровень ослабления излучения. Осевое перемещение диафрагмы может осуществляться, например, с помощью привода. Привод осевого перемещения может быть как ручным, так и от системы электронного управления. Сравнение расчетных значений ослабления подобного устройства с экспериментальными данными приведено на фиг.4, которая ярко демонстрирует зависимость ослабления излучения от положения диафрагмы 20 на оси 24.Radiation 22, 23 from the collecting lenses 8 is fed to the photodetector 15. Moreover, there is no radiation on the axis 24, perpendicular to the receiving surface of the photodetector 15. Therefore, the round flat aperture 20 can either completely pass all the rays from all the collecting lenses 8, or completely overlap them. These two extreme positions of the diaphragm 20 are shown at 25 and 26 in FIG. 3. In the intermediate positions of the movement of the diaphragm 20 with its slight displacement, the necessary level of radiation attenuation can be obtained. Axial movement of the diaphragm can be carried out, for example, using a drive. The axial displacement drive can be either manual or from an electronic control system. A comparison of the calculated attenuation values of such a device with experimental data is shown in Fig. 4, which clearly demonstrates the dependence of the radiation attenuation on the position of the diaphragm 20 on the axis 24.

Увеличение точности наведения за счет введенных элементов позволяет уменьшить расходимость приемопередающей оптической системы в 3-10 раз. Это приводит к увеличению максимального размера дистанции связи также в 3-10 раз. С другой стороны, введение диафрагмы 20 обеспечивает надежную работу канала связи при уменьшении минимального размера дистанции связи.Increasing the accuracy of guidance due to the introduced elements can reduce the divergence of the transceiver optical system by 3-10 times. This leads to an increase in the maximum size of the communication distance also by 3-10 times. On the other hand, the introduction of the diaphragm 20 ensures reliable operation of the communication channel while reducing the minimum size of the communication distance.

Эксперименты показали, что введение в устройство двусторонней оптической связи дополнительных элементов позволяет обеспечить надежную связь на расстоянии от 10 метров до 7 километров, в то время как при отсутствии данных элементов это возможно только в диапазоне от 200 метров до 15000 метров (в ясную погоду).The experiments showed that the introduction of additional elements into the device for two-way optical communication allows reliable communication at a distance of 10 meters to 7 kilometers, while in the absence of these elements this is possible only in the range from 200 meters to 15,000 meters (in clear weather).

Claims (2)

1. Устройство двухсторонней оптической связи, содержащее два приемопередающих узла, каждый из которых имеет приемопередающую оптическую систему, содержащую приемную площадку с периметром в виде окружности, центр которой совпадает с центральной осью приемопередающей оптической системы, с одной стороны приемной площадки расположены собирающие линзы, установленные равномерно по периметру приемной площадки, и последовательно размещенные на центральной оси приемопередающей оптической системы лазер с источником питания и коллиматорная оптика, а с другой стороны приемной площадки последовательно размещены оптический элемент с отражающей поверхностью, фокусирующая линза и фотоприемник, на оптической оси каждой собирающей линзы установлено поворотное зеркало, оптически связанное с собирающей линзой и отражающей поверхностью оптического элемента, которая также оптически связана с фокусирующей линзой, отличающееся тем, что в него вновь введены оптически связанные между собой позиционно чувствительный фотоприемник и светоделительная пластинка, последовательно установленные между оптическим элементом и фокусирующей линзой, при этом оптическая длина пути от собирающей линзы до позиционно чувствительного фотоприемника и наклон поворотного зеркала выбраны так, что фокус каждой собирающей линзы совпадает с центром позиционно чувствительного фотоприемника.1. A two-way optical communication device containing two transceiver nodes, each of which has a transceiver optical system containing a receiving pad with a perimeter in the form of a circle, the center of which coincides with the central axis of the transceiving optical system, on one side of the receiving pad are collecting lenses that are installed uniformly along the perimeter of the receiving platform, and a laser with a power source and a collimator, sequentially placed on the central axis of the transceiving optical system ptika, and on the other side of the receiving platform, an optical element with a reflecting surface, a focusing lens and a photodetector are sequentially placed, a rotary mirror is installed on the optical axis of each collecting lens, optically connected to the collecting lens and the reflecting surface of the optical element, which is also optically connected to the focusing lens, characterized in that the positionally sensitive photodetector and a beam splitting plate optically coupled to each other are newly introduced into it, sequentially set lennye between the optical element and the focusing lens, the optical path length of the collecting lens to a position sensitive photodetector and tilt rotary mirror are chosen so that the focus of each collecting lens coincides with the center position sensitive photodetector. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между фокусирующей линзой и фотоприемником установлена диафрагма, выполненная с возможностью перемещения вдоль оси, соединяющей центры фокусирующей линзы, диафрагмы и фотоприемника.2. The device according to claim 1, characterized in that between the focusing lens and the photodetector there is a diaphragm arranged to move along an axis connecting the centers of the focusing lens, the diaphragm and the photodetector.
RU2004121697/09A 2004-07-16 2004-07-16 Two-way optical communication device RU2272358C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121697/09A RU2272358C1 (en) 2004-07-16 2004-07-16 Two-way optical communication device
DE200510033422 DE102005033422B4 (en) 2004-07-16 2005-07-18 Device for two-sided optical communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121697/09A RU2272358C1 (en) 2004-07-16 2004-07-16 Two-way optical communication device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004121697A RU2004121697A (en) 2006-01-10
RU2272358C1 true RU2272358C1 (en) 2006-03-20

Family

ID=35668770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004121697/09A RU2272358C1 (en) 2004-07-16 2004-07-16 Two-way optical communication device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005033422B4 (en)
RU (1) RU2272358C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699055C1 (en) * 2019-02-11 2019-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые энергетические технологии-управление" (ООО "НЭТ-У") System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix
RU2745525C1 (en) * 2020-02-27 2021-03-26 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Tranceiving device for atmospheric optical communication line
CN114431713A (en) * 2022-03-14 2022-05-06 杭州师范大学 Boiling water continuous preparation method based on gas-liquid two-phase substance detection
RU2774839C2 (en) * 2020-11-26 2022-06-23 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method for aiming the line of sight of free-space optical communication transceivers and apparatus for implementation thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH653446A5 (en) * 1980-10-17 1985-12-31 Ludvik Dr Canzek MIRROR LENS LENS OF HIGH OPENING RATIO.
DE3823021A1 (en) * 1988-07-07 1990-03-08 Emo Elektronik Gmbh Laser measuring and communication lens
RU2155450C1 (en) * 1999-06-21 2000-08-27 Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" Device for two-way optical communication

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699055C1 (en) * 2019-02-11 2019-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые энергетические технологии-управление" (ООО "НЭТ-У") System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix
RU2745525C1 (en) * 2020-02-27 2021-03-26 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Tranceiving device for atmospheric optical communication line
RU2774839C2 (en) * 2020-11-26 2022-06-23 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method for aiming the line of sight of free-space optical communication transceivers and apparatus for implementation thereof
RU2776660C1 (en) * 2021-12-06 2022-07-22 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Information transmission system in an optical communication channel
RU2791074C1 (en) * 2022-02-17 2023-03-02 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Receiving and transmitting device of atmospheric optical transmission system
CN114431713A (en) * 2022-03-14 2022-05-06 杭州师范大学 Boiling water continuous preparation method based on gas-liquid two-phase substance detection

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004121697A (en) 2006-01-10
DE102005033422A1 (en) 2006-02-16
DE102005033422B4 (en) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0607906B1 (en) Alignment adjusting system for use in optical system of optical transceiver
EP0977070B1 (en) Telescope with shared optical path for an optical communication terminal
CN111010231B (en) Free space optical communication method and system
JP2006520491A (en) Small form factor all-polymer optical device with integrated dual beam path based on bending light with total reflection
US11476933B1 (en) Free space optical communication terminal with rotatable dispersive optical component
US11909439B2 (en) Wavefront sensor with inner detector and outer detector
JP2000068934A (en) Optical communication device mounted on satellite
US9450670B1 (en) Position sensor for a fast steering mirror
US20040208597A1 (en) Free-Space optical transceiver link
RU2272358C1 (en) Two-way optical communication device
US5349176A (en) Device for acquiring data from a light beam and a communication system including the device with dual sensor fastened on a stiff frame
JP5674103B2 (en) Optical wireless communication device
RU2328077C1 (en) Bidirectional optical coupler
KR20080065251A (en) Free space optical communication apparatus
JP4446087B2 (en) Photodetector and photodetection system using the same
JP5278890B2 (en) Light capture and tracking device
CN210243829U (en) Laser radar system and laser ranging device
JP3206993B2 (en) Bidirectional optical space transmission equipment
NL2032947B1 (en) An optical receiver and transmitter with alignment correction using a segment photodiode
CN116125436B (en) Integrated coaxial transceiver for single-photon radar and single-photon radar
US11394461B2 (en) Free space optical communication terminal with actuator system and optical relay system
RU2346393C1 (en) Terminal for clear optical communication
US11652548B1 (en) Free space optical communication terminal with chromatic Risley prism pair
RU2745525C1 (en) Tranceiving device for atmospheric optical communication line
JP3093237B2 (en) Optical communication terminal

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120601

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180717