RU2328077C1 - Bidirectional optical coupler - Google Patents
Bidirectional optical coupler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328077C1 RU2328077C1 RU2006142261/09A RU2006142261A RU2328077C1 RU 2328077 C1 RU2328077 C1 RU 2328077C1 RU 2006142261/09 A RU2006142261/09 A RU 2006142261/09A RU 2006142261 A RU2006142261 A RU 2006142261A RU 2328077 C1 RU2328077 C1 RU 2328077C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- transmitter
- laser
- coupled
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах двухсторонней 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 двухсторонней оптической связи (Патент Японии №25122, 1969 г.), содержащее два приемо-передающих узла, каждый из которых имеет приемо-передающую 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 (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 circuit processing and regulation through the actuator. 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 двухсторонней оптической связи (Патент РФ №2272358, МПК Н04В 10/10, 2006 г.), которое и выбрано в качестве прототипа. Приемо-передающая 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, причем часть поступающего на фотоприемник излучения отражается на позиционно-чувствительный фотоприемник, который через блок электроники управляет сервоприводами, обеспечивающими автоматическое наведение приемо-передающих систем друг на друга. К недостаткам данного устройства двухсторонней оптической связи можно отнести ограничение скорости передачи из-за отсутствия высокоскоростных лазеров большой мощности и взаимную нестабильность оптической схемы, вызванную тепловым расширением корпуса приемо-передающей системы.The closest in technical essence is a device for two-way optical communication (RF Patent No. 2272358, IPC Н04В 10/10, 2006), which is selected as a prototype. The transceiver optical system of the device is made in the form of at least three collecting lenses arranged uniformly 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, a focusing lens and a photodetector, and a rotary mirror optically coupled to the collecting lens and a reflecting surface is mounted on the optical axis of each collecting lens Strongly optical element, which is also optically coupled to the focusing lens, the part of the incoming radiation on the photodetector reflected on a position-sensitive photodetector, which via electronics unit controls the actuators that provide automatic prompting of transceiver systems to each other. The disadvantages of this two-way optical communication device include the limitation of the transmission speed due to the absence of high-speed high-power lasers and the mutual instability of the optical circuit caused by thermal expansion of the housing of the transceiver system.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства двухсторонней оптической связи.The technical result of the invention is the expansion of the functionality of the device of two-way optical communication.
Технический результат достигается за счет того, что устройство двухсторонней оптической связи содержит первый и второй приемо-передающие узлы, каждый из которых имеет приемо-передающую оптическую систему, содержащую приемную площадку, на которой расположены, по крайней мере, две собирающие линзы, а с другой стороны площадки последовательно размещены на оптической оси каждой собирающей линзы: фокусирующий объектив, поворотное зеркало, оптически связанное с соответствующей собирающей линзой и излучающим устройством сигнала связи или принимающим устройством сигнала связи, позиционно-чувствительный фотоприемник или лазер.The technical result is achieved due to the fact that the device of two-way optical communication contains the first and second transceiver nodes, each of which has a transceiver optical system containing a receiving platform, on which at least two collecting lenses are located, and on the other the sides of the site are sequentially placed on the optical axis of each collecting lens: a focusing lens, a rotary mirror, optically coupled to a corresponding collecting lens and a radiating device of a communication signal or inimayuschim communication device signal, the position-sensitive photodetector or a laser.
Излучающее устройство сигнала связи и принимающее устройство сигнала связи выполнены в виде торцов световодов диаметром d и числовой апертурой NA.The radiating device of the communication signal and the receiving device of the communication signal are made in the form of ends of optical fibers with a diameter d and a numerical aperture NA.
На отражающую поверхность поворотного зеркала нанесено дихроичное покрытие для отражения излучения длины волны λ1 и пропускания излучения с длиной волны λ2.A dichroic coating is applied to the reflective surface of the rotary mirror to reflect radiation of wavelength λ1 and transmission of radiation with wavelength λ2.
Излучающее и принимающее устройства сигнала связи выполнены с возможностью работы на длине волны λ1.The radiating and receiving devices of the communication signal are configured to operate at a wavelength of λ1.
Лазер и позиционно-чувствительный фотоприемник выполнены с возможностью работы на длине волны λ2.The laser and position-sensitive photodetector are configured to operate at a wavelength of λ2.
Лазер каждого приемо-передающего узла оптически связан с позиционно-чувствительным фотоприемником противоположного приемо-передающего узла, а каждый позиционно-чувствительный фотоприемник электрически связан с блоком управления средней мощности излучения сигнала связи данного приемо-передающего узла.The laser of each transceiver unit is optically coupled to a position-sensitive photodetector of the opposite transceiver unit, and each position-sensitive photodetector is electrically connected to a control unit of the average radiation power of the communication signal of this transceiver unit.
Приемная площадка жестко закреплена на кронштейне, который с ее стороны соединен с основанием приемо-передающего узла плоской упругой пластиной, а с другой стороны на кронштейне установлены упоры, в которые упираются два взаимно перпендикулярных линейных движителя (актуатора), опирающихся на основание приемо-передающего узла.The receiving platform is rigidly fixed to the bracket, which on its side is connected to the base of the transceiver unit by a flat elastic plate, and on the other side, stops are mounted on the bracket, against which two mutually perpendicular linear propulsors (actuators) rest, resting on the base of the transceiver unit .
Фокусирующий объектив состоит из отрицательной и положительной линз. Положительная линза связана с приемной площадкой держателем, выполненным из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α1.The focusing lens consists of negative and positive lenses. A positive lens is connected to the receiving platform by a holder made of a material having a coefficient of linear thermal expansion α 1 .
Отрицательная линза связана с приемной площадкой держателем, выполненным из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α2.A negative lens is connected to the receiving platform by a holder made of a material having a coefficient of linear thermal expansion α 2 .
Лазер и позиционно-чувствительный фотоприемник оптически связаны с положительной и отрицательной линзами.The laser and position-sensitive photodetector are optically coupled to positive and negative lenses.
Торцы световодов связаны с приемной площадкой держателем, выполненным из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α2.The ends of the optical fibers are connected to the receiving platform by a holder made of a material having a coefficient of linear thermal expansion α 2 .
Вышеуказанные коэффициенты линейного температурного расширения держателей связаны между собой следующим соотношением:The above coefficients of linear thermal expansion of the holders are interconnected by the following ratio:
где L - расстояние от собирающей линзы до оптически сопряженного торца световода;where L is the distance from the collecting lens to the optically conjugated end of the fiber;
F3 - фокус положительной линзы фокусирующего объектива;F 3 is the focus of the positive lens of the focusing lens;
ΔT - допустимый диапазон рабочих температур.ΔT is the allowable range of operating temperatures.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства двухсторонней оптической связи, на фиг.2 - приемо-передающий узел предлагаемого устройства в разрезе, на фиг.3 - вид спереди приемо-передающего узла, на фиг.4 - вид сверху приемо-передающего узла, на фиг.5 - вид сзади приемо-передающего узла, на фиг.6 - вид сбоку приемо-передающего узла, на фиг.7 - упрощенная схема оптической системы приемо-передающего узла, на фиг.8 показана геометрия ввода излучения в торец световода.In Fig.1 shows a structural diagram of a device for two-way optical communication, Fig.2 is a transceiver node of the proposed device in section, Fig.3 is a front view of a transceiver node, Fig.4 is a top view of a transceiver node, in Fig.5 is a rear view of the transceiver site, Fig.6 is a side view of the transceiver site, Fig.7 is a simplified diagram of the optical system of the transceiver site, Fig.8 shows the geometry of the radiation input into the fiber end.
Устройство двухсторонней оптической связи (фиг.1) состоит из первого 1 и второго 5 приемо-передающих узлов, каждый из узлов включает оптический передатчик 4, приемник оптического излучения 6, электронный блок управления 2 и опорно-поворотное устройство 3.A two-way optical communication device (Fig. 1) consists of the first 1 and second 5 transceiver nodes, each of the nodes includes an optical transmitter 4, an optical radiation receiver 6, an electronic control unit 2 and a slewing ring 3.
Каждый приемо-передающий узел предлагаемого устройства (фиг.2, 3, 4, 5, 6) содержит: приемную площадку 7, собирающие линзы 8 и 9, оптические оси 10 и 11, фокусирующие объективы 12 и 13, поворотные зеркала 14 и 15, излучающее устройство сигнала связи 16, принимающее устройство сигнала связи 17, позиционно-чувствительный фотоприемник 18, лазер 19, линейные движители (актуаторы) 20 и 21, кронштейн 22, основание приемо-передающего узла 23, плоскую упругую пластину 24, упоры 25 и 26, отрицательную линзу фокусирующего объектива 27, положительную линзу фокусирующего объектива 28, держатель положительной линзы фокусирующего объектива 29.Each transceiver node of the proposed device (figure 2, 3, 4, 5, 6) contains: a
На приемной площадке 7 каждого приемо-передающего узла расположены, по крайней мере, две собирающие линзы 8 и 9, а с другой стороны площадки последовательно размещены на оптической оси 10 и 11 каждой собирающей линзы 8 и 9 фокусирующие объективы 12 и 13, поворотные зеркала 14 и 15, оптически связанные с соответствующими собирающими линзами 8 и 9 и излучающим устройством сигнала связи 16 или принимающим устройством сигнала связи 17, позиционно-чувствительным фотоприемником 18 и лазером 19. При этом в качестве излучающего устройства сигнала связи 16 и принимающего устройства сигнала связи 17 используются торцы световодов диаметром d и числовой апертурой NA.At least two collecting
На отражающую поверхность поворотных зеркал 14 и 15 нанесено дихроичное покрытие одной из известных конструкций. Например, многослойное диэлектрическое покрытие, отражающее излучение с длиной волны λ1 и пропускающее излучение с длиной волны λ2 (Справочник по лазерам. В 2-х томах. Под ред. А.М.Прохорова. / Москва, «Советское Радиол, 1978, Т.2, стр.49.).On the reflective surface of the
Излучающее 16 и принимающее 17 устройства сигнала связи выполнены с возможностью работы на длине волны λ1.The emitting 16 and receiving 17 devices of the communication signal are configured to operate at a wavelength of λ1.
Лазер 19 и позиционно-чувствительный фотоприемник 18 выполнены с возможностью работы на длине волны λ2.The
Из литературы (Иванов А.Б. ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА: компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. 665 стр.) известно, что наиболее оптимальными длинами волн для передачи информации по световодам является диапазон 1530-1560 нм. Для этого диапазона серийно выпускаются лазеры, волоконно-оптические усилители и фотоприемники на основе InGaAs. Потери в световодах для этих длин волн достигают уровня 0,2 дБ/км. При этом мощности излучения на выходе волоконно-оптических усилителей достигают уровня 0,5-1 Вт при скоростях передачи данных свыше 10 Гбит/с. Поэтому излучающим и принимающим устройствами связи целесообразно использовать торцы световодов, соединенные телом световода с известной цифровой коммуникационной аппаратурой. В то же время позиционно-чувствительные фотоприемники (4-х секторные или ПЗС-матрицы на основе Si) наиболее чувствительны в диапазоне длин волн 700-900 нм и для их надежной работы целесообразно использовать лазеры на основе инжекционных полупроводниковых лазеров с двойной гетероструктурой на InGaAsP, излучающих в диапазоне длин волн 750-850 нм.From the literature (AB Ivanov, FIBER OPTICS: components, transmission systems, measurements. - M .: SAYRUS SYSTEMS Company, 1999. 665 pages), it is known that the most optimal wavelengths for transmitting information through optical fibers is the range 1530-1560 nm . Lasers, fiber optic amplifiers and InGaAs based photodetectors are commercially available for this range. The loss in the fibers for these wavelengths reaches 0.2 dB / km. At the same time, the radiation power at the output of fiber-optic amplifiers reaches a level of 0.5-1 W at data transfer rates of more than 10 Gbit / s. Therefore, transmitting and receiving communication devices, it is advisable to use the ends of the optical fibers connected by the body of the optical fiber with known digital communication equipment. At the same time, position-sensitive photodetectors (4-sector or Si-based CCDs) are most sensitive in the wavelength range of 700-900 nm and for their reliable operation it is advisable to use lasers based on InGaAsP double semiconductor lasers with a double heterostructure, emitting in the wavelength range of 750-850 nm.
Излучение лазера 19 с одного приемо-передающего узла передает служебную информацию об интегральном уровне излучения, поступающую на позиционно-чувствительный фотоприемник 18 данного приемо-передающего узла на второй приемо-передающий узел 5, в соответствии с которым вырабатывается сигнал управления мощностью излучения связи второго приемо-передающего узла 5. А электрические сигналы координат, вырабатываемые позиционно-чувствительным фотоприемником 18 первого приемо-передающего узла 1, поступают на блок управления линейными движителями (актуаторами) 20 и 21, изменяющими угловые координаты оптических осей 10 и 11.The radiation from the
Приемная площадка 7 жестко закреплена на кронштейне 22, который с ее стороны соединен с основанием 23 приемо-передающего узла плоской упругой пластиной 24, а с другой стороны на кронштейне 22 установлены упоры 25 и 26, в которые упираются два взаимно перпендикулярных линейных движителя (актуатора) 20 и 21, опирающихся на основание 23 приемо-передающего узла.The
При этом каждый фокусирующий объектив 12 и 13 выполнен из отрицательной 27 и положительной 28 линз так, что положительная линза 28 связана с приемной площадкой 7 держателем 29, выполненным из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α1, отрицательная линза 27 связана с приемной площадкой 7 кронштейном 22, выполненным из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α2, а также оптически связанные с этими линзами 27 и 28 лазер 19, позиционно-чувствительный фотоприемник 18, торцы световодов 16 и 17 соединены с приемной площадкой 7 кронштейном 22, и эти коэффициенты связаны следующим соотношением:Moreover, each focusing
где L - расстояние от собирающей линзы 8 или 9 до оптически сопряженного торца световода 16 или 17;where L is the distance from the
F3 - фокус положительной линзы 28 фокусирующего объектива 13;F 3 is the focus of the
ΔT - допустимый диапазон рабочих температур.ΔT is the allowable range of operating temperatures.
Устройство двухсторонней оптической связи работает следующим образом.A two-way optical communication device operates as follows.
Оптический передатчик 4 направляет в атмосферу сколлимированные световые импульсы излучения сигналов связи на длине волны λ1 и импульсы излучения служебных сигналов на длине волны λ2. Оптическая система приемников оптического излучения 6 собирает прошедшее через атмосферу излучение на соответствующие фотоприемные устройства.The optical transmitter 4 sends to the atmosphere the collimated light pulses of the radiation of the communication signals at a wavelength of λ1 and the radiation pulses of the service signals at a wavelength of λ2. The optical system of the optical radiation receivers 6 collects the radiation transmitted through the atmosphere to the corresponding photodetector devices.
При распространении света вдоль дистанции происходит его ослабление как за счет геометрического расширения пучка, так и за счет рассеяния на атмосферных гидрометеорах (дождь, снег, туман и т.п.). Для уменьшения влияния этих факторов необходимо уменьшать расходимость излучения, а также увеличивать длину волны, поскольку более длинноволновое излучение обладает меньшими потерями при распространении в атмосфере (Е.Р.Милютин, А.Ю.Гумбинас. Статистическая теория атмосферного канала оптических информационных систем. Москва. Радио и связь. 2002 г.).When light propagates along a distance, it attenuates both due to the geometric expansion of the beam and due to scattering by atmospheric hydrometeors (rain, snow, fog, etc.). To reduce the influence of these factors, it is necessary to reduce the divergence of the radiation, as well as to increase the wavelength, since longer wavelength radiation has less losses during propagation in the atmosphere (E.R. Milyutin, A.Yu. Gumbinas. Statistical theory of the atmospheric channel of optical information systems. Moscow. Radio and communications. 2002).
В настоящее время наивысшие скорости передачи информационных потоков при максимальной мощности достигнуты при использовании длин волн в районе 1,55 мкм с применением волоконно-оптических усилителей. В то же время наилучшие результаты по созданию высокоточных позиционно-чувствительных матриц получены на кристаллах кремния с максимальной чувствительностью в районе 0,8 мкм.At present, the highest transmission rates of information flows at maximum power have been achieved using wavelengths in the region of 1.55 microns with the use of fiber-optic amplifiers. At the same time, the best results on the creation of high-precision position-sensitive matrices were obtained on silicon crystals with a maximum sensitivity in the region of 0.8 μm.
В предложенной конструкции, показанной на фигурах 2, 3, 4, 5, световые импульсы информационного сигнала (длиной волны, например, 1,55 мкм) приходят по оптическому волокну (световоду) 16 и, отражаясь от поворотного зеркала 14, поступают в линзовый коллиматор, образованный тремя линзами 28, 27, 8. При этом торец световода 16 находится в фокусе оптической системы линз 28, 27, 8 для данной длины волны. Одновременно с этим через поворотное зеркало 14 излучение лазера 18, возможно, содержащее служебную информацию, расположенного в фокусе этого же линзового коллиматора 28, 27, 8, также направляется в атмосферу.In the proposed design, shown in figures 2, 3, 4, 5, the light pulses of the information signal (wavelength, for example, 1.55 μm) come through the optical fiber (optical fiber) 16 and, reflected from the
Прошедшие через атмосферу информационный и служебный сигналы принимаются линзовым коллиматором 9, 27, 28 и фокусируются: информационный сигнал после отражения от поворотного зеркала 15 - на торце световода 17, а служебный сигнал после прохождения через дихроичное покрытие поворотного зеркала 15 - на позиционно-чувствительный фотоприемник 19 (скоростную ПЗС матрицу или 4-х квадрантный фотодиод).The information and service signals passing through the atmosphere are received by the
Информационный сигнал, собранный на торце световода, далее по нему поступает в соответствующую волоконно-оптическую сеть или на фотоприемную коммуникационную аппаратуру. Таким образом, световые информационные сигналы в процессе передачи через атмосферу с помощью данной конструкции не претерпевают никаких преобразований. А поскольку дисперсии в атмосфере для световых длин волн практически нет, то данная система позволяет передавать практически любой скоростной информационный поток, достигнутый для передачи в волоконно-оптических сетях (по одному волокну - до 10-40 Гбит/с).The information signal collected at the end of the fiber, then through it enters the corresponding fiber-optic network or photodetector communication equipment. Thus, light information signals during transmission through the atmosphere with the help of this design do not undergo any transformations. And since there is practically no dispersion in the atmosphere for light wavelengths, this system allows you to transfer almost any high-speed information stream achieved for transmission in fiber-optic networks (one fiber up to 10-40 Gbit / s).
Служебный сигнал будучи сфокусированным на позиционно-чувствительном фотоприемнике 18 позволяет определить ошибку углового отклонения от заданного центра и выдать через блоки электроники команду на ее устранение с помощью актуаторов 20 и 21.The service signal, being focused on the position-
Для обеспечения высокой точности наведения (поскольку размер торца световода связных волоконно-оптических линий не превышает 60 мкм) световоды, лазер 19 и позиционно-чувствительный фотоприемник 18, а также линзовые коллиматоры и поворотные зеркала 14 и 15 жестко установлены на кронштейне 22. Для уменьшения механических люфтов, а также трения при работе актуаторов кронштейн 22 с одной стороны опирается на плоскую упругую пластину 24, играющую роль точки вращения данного кронштейна, а с другой через упоры 25 и 26, расположенные под углом 90°, на штоки актуаторов 20 и 21. Линейное смещение штоков актуаторов преобразуется в угловое изменение положения кронштейна 22 за счет изгиба упругой пластины 24. Поворот всей оптической системы, закрепленной на кронштейне 22, позволяет сохранить высокое качество сфокусированного на торце световода пучка излучения при достаточно больших (до нескольких градусов) наклонах места крепления приемо-передающего узла.To ensure high accuracy of guidance (since the size of the end of the optical fiber of the connected fiber-optic lines does not exceed 60 μm), the optical fibers, the
Для обеспечения широкого динамического диапазона работы линии связи необходимо управлять мощностью излучения по уровню принимаемого на другой стороне сигнала. Поскольку характеристики распространения светового излучения в атмосфере разных длин волн подобны (Е.Р.Милютин, А.Ю.Гумбинас. Статистическая теория атмосферного канала оптических информационных систем. Москва. Радио и связь. 2002 г.), то, измеряя изменение сигнала при прохождении дистанции связи на одной длине волны, можно с уверенностью оценить аналогичное изменение для распространения другой длины волны. Поэтому в данной конструкции предусмотрено, что по служебному каналу передается информация об интегральном уровне принимаемого служебного сигнала, в соответствии с которым вырабатывается команда управления мощностью информационного излучения. Данная команда поступает в известную коммуникационную аппаратуру, например, волоконно-оптический усилитель или управляемый оптический аттенюатор, которые соответственно изменяют уровень мощности излучения информационного сигнала.To ensure a wide dynamic range of the communication line, it is necessary to control the radiation power by the level of the signal received on the other side. Since the propagation characteristics of light radiation in the atmosphere at different wavelengths are similar (E.R. Milyutin, A.Yu. Gumbinas. Statistical theory of the atmospheric channel of optical information systems. Moscow. Radio and communications. 2002), then, measuring the signal change during transmission communication distance at one wavelength, we can confidently evaluate a similar change for the propagation of another wavelength. Therefore, this design provides that the service channel transmits information about the integral level of the received service signal, in accordance with which a command for controlling the power of information radiation is generated. This command enters the well-known communication equipment, for example, a fiber optic amplifier or a controlled optical attenuator, which respectively change the radiation power level of the information signal.
Малые размеры торца световода требуют, кроме высокой точности наведения, исключения расстройки оптической системы при изменении температуры. В данной конструкции это достигается следующим. Коллимирующая оптика состоит из трех линз 8, 27, 28, как показано на фиг.7. Собирающая линза 8 и отрицательная линза 27 образуют телескопическую систему (труба Галилея), которая преобразует параллельный пучок в почти параллельный меньшего диаметра. На выходе этого телескопа пучок фокусируется положительной линзой 28 с фокусным расстоянием F3 на мишени (например, торец световода или позиционно-чувствительный фотоприемник). Собирающая линза 8, отрицательная линза 27 и мишень закреплены на кронштейне 22 из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α2. Положительная линза 28 закреплена на держателе 29 из материала, имеющего коэффициент линейного температурного расширения α1, который другим концом закреплен на кронштейне 22 в точке, примыкающей к собирающей положительной линзе 8. При изменении температуры длина кронштейна 22 и держателя 29 изменяются. Поскольку оптические параметры (фокус, фокальные плоскости и т.п.) самих линз изменяются с температурой очень незначительно (Справочник конструктора оптико-механических приборов. / Под общ. ред. В.А.Панова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980, с.139-140), то изменение габаритов кронштейна 22 и держателя 29 в общем случае приводят к смещению мишени из точки фокуса и увеличению размера пятна на мишени. Для исключения этого необходимо, чтобы соблюдалось определенное соотношение между коэффициентами линейного температурного расширения материалов и параметрами системы.The small dimensions of the end of the fiber require, in addition to high accuracy of guidance, the elimination of detuning of the optical system with temperature. In this design, this is achieved as follows. The collimating optics consists of three
Приводим вывод этого соотношения.We give the conclusion of this relation.
Изменение расстояния между точкой фокусировки и мишенью dz от температуры ΔT определяется выражением:The change in the distance between the focus point and the target dz from the temperature ΔT is determined by the expression:
где: L - расстояние от собирающей линзы 8 до мишени в момент настройки (ΔТ=0);where: L is the distance from the collecting
F3 - фокус положительной линзы 28 (практически не зависящий от температуры).F 3 is the focus of the positive lens 28 (practically independent of temperature).
Раскрывая скобки и учитывая, что температура может изменяться как в плюс, так и в минус, а также то, что идеальное согласование практически невозможно, получаем допустимый диапазон коэффициента линейного температурного расширенияOpening the brackets and taking into account that the temperature can vary both in plus and minus, as well as the fact that perfect matching is almost impossible, we obtain an allowable range of coefficient of linear thermal expansion
Допустимое отклонение dz получается из геометрического представления, показанного на фиг.8, и того, что любой световод характеризуется основными параметрами: d - диаметр световода и числовая апертура NA=Sin(β).The permissible deviation dz is obtained from the geometric representation shown in Fig. 8 and the fact that any fiber is characterized by the main parameters: d is the fiber diameter and the numerical aperture NA = Sin (β).
Поэтому следует, что допустимое отклонение составляет (при небольших NA)Therefore, it follows that the tolerance is (for small NA)
Данное соотношение показывает, на какое расстояние допустимо сдвигать точку фокуса относительно торца световода, чтобы вся принимаемая мощность излучения попадала в световод.This ratio shows how far it is permissible to shift the focal point relative to the end of the fiber so that all the received radiation power falls into the fiber.
В результате получается необходимое соотношение:The result is the necessary ratio:
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006142261/09A RU2328077C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Bidirectional optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006142261/09A RU2328077C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Bidirectional optical coupler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2328077C1 true RU2328077C1 (en) | 2008-06-27 |
Family
ID=39680221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006142261/09A RU2328077C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Bidirectional optical coupler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2328077C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696560C2 (en) * | 2015-03-09 | 2019-08-05 | ИСиАй ТЕЛЕКОМ ЛТД. | Method of controlling operation of channels and optical communication system |
| 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 |
| RU2742789C1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-02-10 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени Академика П.Д. Грушина" | Guided projectile |
| RU2742787C1 (en) * | 2020-10-05 | 2021-02-10 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени Академика П.Д. Грушина" | Guided projectile |
-
2006
- 2006-11-30 RU RU2006142261/09A patent/RU2328077C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696560C2 (en) * | 2015-03-09 | 2019-08-05 | ИСиАй ТЕЛЕКОМ ЛТД. | Method of controlling operation of channels and optical communication system |
| 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 |
| RU2742789C1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-02-10 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени Академика П.Д. Грушина" | Guided projectile |
| RU2742787C1 (en) * | 2020-10-05 | 2021-02-10 | Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени Академика П.Д. Грушина" | Guided projectile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10146020B1 (en) | MEMS steering mirrors for applications in photonic integrated circuits | |
| US6307657B1 (en) | Optomechanical platform | |
| US6268944B1 (en) | Free-space optical lasercom system | |
| US9363021B2 (en) | Receiver optical module including optical de-multiplexer, lenses, and photodiodes vertically arranged to each other within housing | |
| JP4753444B2 (en) | Communication transceiver architecture | |
| US11405106B2 (en) | Setup for receiving an optical data signal | |
| US6498666B1 (en) | Integrated optical transceiver | |
| US6462846B1 (en) | Shared telescope optical communication terminal | |
| CN112636827B (en) | On-line calibration device and method for receiving coaxiality of space optical communication terminal | |
| JP2006520491A (en) | Small form factor all-polymer optical device with integrated dual beam path based on bending light with total reflection | |
| JP2000353856A (en) | Semiconductor laser module | |
| RU2328077C1 (en) | Bidirectional optical coupler | |
| US4960315A (en) | Atmosphric optical communication link | |
| US7277173B1 (en) | Active optical alignment using MEMS mirrors | |
| EP0921613A2 (en) | Compact solid-state laser and transmitter using the same | |
| GB2329483A (en) | Beam steerer with two lenses with equal and opposite powers | |
| JP2007135123A (en) | Unit and method for optical space transmission | |
| JP5301875B2 (en) | Variable optical attenuator and optical transceiver equipped with variable optical attenuator | |
| JP2006023626A (en) | Collimation adjusting mechanism, and optical antenna system and collimation adjusting method using same | |
| RU2272358C1 (en) | Two-way optical communication device | |
| US11394461B2 (en) | Free space optical communication terminal with actuator system and optical relay system | |
| NL2032947B1 (en) | An optical receiver and transmitter with alignment correction using a segment photodiode | |
| Yoshida et al. | Collimator focus adjustment for free space optics system using single-mode optical fibers | |
| US6920158B2 (en) | Optical module | |
| Lewis et al. | Optical subsystem of the small optical user terminal (SOUT) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120628 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171201 |