RU2637178C1 - Intercom system based on laser diode - Google Patents

Intercom system based on laser diode Download PDF

Info

Publication number
RU2637178C1
RU2637178C1 RU2016129301A RU2016129301A RU2637178C1 RU 2637178 C1 RU2637178 C1 RU 2637178C1 RU 2016129301 A RU2016129301 A RU 2016129301A RU 2016129301 A RU2016129301 A RU 2016129301A RU 2637178 C1 RU2637178 C1 RU 2637178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
optical
laser diode
computer
dac
Prior art date
Application number
RU2016129301A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Григорьев-Фридман
Original Assignee
Сергей Николаевич Григорьев-Фридман
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 Сергей Николаевич Григорьев-Фридман filed Critical Сергей Николаевич Григорьев-Фридман
Priority to RU2016129301A priority Critical patent/RU2637178C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2637178C1 publication Critical patent/RU2637178C1/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
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: intercom system includes a computer, a monitor, a microphone, an input unit of the three-stage LF amplifier, a target unit of the two-pin power amplifier, a unit of ADC-DAC, a dividing capacitor, a switching device-key, an adjusting variable resistor, a DC voltage source, a semiconductor laser diode, a light-sensitive image sensor, a unit of the optical stabiliser of precise aiming and horizontal-vertical position in space, a unit of homing and retention of civil-military targets by the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves. The computer, the input unit of the three-stage LF amplifier, the target unit of the two-pin power amplifier, the unit of the multichannel ADC-DAC, the dividing capacitor, the switching device-key, the adjusting variable resistor, the DC voltage source, and the semiconductor laser diode are connected in series with each other, the computer is connected in parallel with the monitor, the input unit of the three-stage LF amplifier is connected in parallel with the microphone, the semiconductor laser diode is mounted on the same optical axis with the focusing lens and is energized from the positive terminal of the DC voltage source to the anode, and its cathode is connected to the source of the switching device-key, the negative terminal of the DC voltage source is connected with the input wire of the variable adjusting resistor, the output wire of which is connected to the drain of the switching device-key, the semiconductor laser diode is made on the basis of the modified crystal, comprises a housing, where an opaque reflective disk and an optical filter, a narrow channel are installed on the same optical axis, which has a collecting focusing micro lens, an adjustable collimator, an absorber and a scattered of photons, the light-sensitive photocell is mounted on the same optical axis with the semiconductor laser diode, the unit of homing and retention of civil-military targets by the laser beam in the infrared range of the electromagnetic waves is mounted between the adjustable collimator and the unit of ADC-DAC, moreover, between the computer and the unit of ADC-DAC there is a feedback for analysis and amplitude-frequency correction of the output control pulses, between the computer, the monitor, the microphone, the input unit, the three-stage LF amplifier, the target unit of the two-pin power amplifier, the dividing capacitor, the switching device-key, the adjusting variable resistor, the DC voltage source, the semiconductor laser diode and the adjustable collimator there is a one-way communication for the data exchange and the definition of temporary disability, the leakage and loss of information on each of these units through the unit of the multichannel ADC-DAC, and between the computer, the adjustable collimator, the unit of the optical stabiliser of precise aiming and horizontal-vertical position in space, and the unit of homing and retention of civil-military targets by the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves there is a constant two-way communication for the data exchange through the unit of the multichannel ADC-DAC.
EFFECT: increase of efficiency and reliability of work with intensive cloud cover, various types of precipitation, increase of security and stealth of the transmitted encoded information, at the time of the optical-laser communication session.
12 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к лазерной технике, касается переговорного устройства на базе полупроводникового лазерного диода, которое может быть использовано в бортовых приемно-передающих терминалах лазерных систем передачи и приема закодированной информации между экипажами самолетов, вертолетов, надводных кораблей и подводных лодок, в режиме «радиомолчания».The present invention relates to laser technology, relates to an intercom based on a semiconductor laser diode, which can be used in airborne transceiver terminals of laser systems for transmitting and receiving encoded information between crews of aircraft, helicopters, surface ships and submarines, in the "radio silence" mode .

В специальной технике и технической литературе, как в России [Неганов В.А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. // Учебник для ВУЗов. / Под редакцией проф. В.А. Неганова и С.Б. Раевского, М.: "Радиотехника", 2009, 744 с.; Григорьев-Фридман С.Н. Переговорное устройство «Луч» в оптическом диапазоне, в режиме «радиомолчания». // Научно-технический журнал «Машиностроитель», / Серия "Связь", ООО НТП "Вираж-центр", №3 (март), 2016, С. 29-40; Григорьев-Фридман С.Н. Мобильное переговорное устройство в оптическом диапазоне, в режиме "радиомолчания". // Ежемесячный научно-технический журнал «Вопросы оборонной техники» / Серия 16 «Технические средства противодействия терроризму», М.: НТЦ "Информтехника", СП(б): "Любавич", Выпуск 7-8 (97-98), 2016, с. 115-123; Григорьев-Фридман С.Н. Мобильное переговорное устройство в оптическом диапазоне в режиме "радиомолчания". // Ежемесячный межотраслевой научно-технический журнал «Автоматизация. Современные технологии», М.: "Машиностроение", №12 (декабрь), 2016, с. 6-14; Григорьев-Фридман С.Н. Мобильное переговорное устройство на базе лазерного диода. // Ежемесячный научно-технический журнал «Машиностроитель» / Серия «Связь», М.: НТП "Вираж-Центр", №4 (апрель), 2017, с. 39-48; Минаев И.В., Мордовин А.А., Шереметьев А.Г. Лазерные информационные системы космических аппаратов. М.: "Машиностроение", 1981, С. 84-86; Чуковский Н.Н., Крюкова И.В. Состояние и перспективы межспутниковой оптической связи. М.: "Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана", Серия "Приборостроение", 1998, С. 67-74; Мальцев Г.Н., Буриков С.В., Айрапетян B.C., Ушаков О.К. Физика лазеров. / Учебное пособие для ВУЗов России / Новосибирск: "СГГА", 2012, 134 с.; Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: "Наука", 1983, 336 с.; Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: "Наука", 1979, 328 с.; Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая Оптика. М.: "Наука", 2004, 656 с.; Яриев А. Квантовая электроника и нелинейная оптика. М.: "Советское радио", 1973, 455 с.; Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: "Наука", 2006, 352 с.; Справочник по лазерам. / Под редакцией A.M. Прохорова; пер. с англ. с изм. и доп. М.: "Советское радио", 1978, Т. 1, 2; Ахманов С.А., Хохлов Р.В. Об одной возможности усиления световых волн // "Журнал экспериментальной и теоретической физики", Т. 43, №1, 1962, С. 351-353; Айрапетян B.C. Внерезонаторная параметрическая генерация с плавной и (или) дискретной перестройкой частоты излучения // "Вестник НГУ / Серия "Физика", №3, 2009, С. 20-24], так и за рубежом [Пратт В.К. Лазерные системы связи. Перев. с английского. М.: "Связь", 1972, С. 14-19; Звелто О. Принципы лазеров. Перев. с английского. М.: "Мир", 1990, 558 с.; Мэйтленд А., Дан М. Введение в физику лазеров. М.: "Наука", 1978, 407 с.; Siegman А.Е. An Introduction to Lasers and Masers, McCraw-Hill, New York, 1971, p. 362; Kahn W.K. Unstable optical resonators. Appl. "Optics", 1966, v. 5, p. 407; Schawlow A.L., Townes C.H., Phys. Rev., 1958, vol. 112, p. 1940; Лоундон P. Квантовая теория света. M.: "Мир", 1976, 564 с.; Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: "Наука", 1973, 720 с.], существует значительное число аналогов, содержащих разнообразные типы и виды лазерной связи как в открытом космосе, так и в различных плотных слоях атмосферы Земли, густом тумане, дожде, снеге, различных газах, озоне и т.п. Все вышеупомянутые аналоги имеют общие недостатки, состоящие в очень большой сложности, а порой даже и в громоздкости, излишнем весе и внешних габаритах, некорректной работе, при интенсивной облачности, из-за применения очень мощных лазерных установок, которые для того, чтобы "пробить", т.е. пройти сквозь толстые и оптически плотные слои земной атмосферы, озона и других сред, вынуждены уменьшать частоту, т.е. увеличивать длину поперечной электромагнитной волны, при индуцированном, когерентном излучении фотонов в лазерах или, например, в лазерном диоде. Тем самым выдаются точные координаты местонахождения, длина и частота электромагнитной волны лазерных установок, на которых работают современные виды и классы аппаратуры связи и приема информации.In special equipment and technical literature, as in Russia [Neganov VA, Osipov OV, Raevsky SB, Yarovoy GP Electrodynamics and radio wave propagation. // Textbook for universities. / Edited by prof. V.A. Neganova and S.B. Raevsky, M .: "Radio Engineering", 2009, 744 p .; Grigoryev-Fridman S.N. Intercom “Beam” in the optical range, in the “radio silence” mode. // Scientific and technical magazine "Machine Builder", / Series "Communication", LLC Scientific and Production Enterprise "Virage Center", No. 3 (March), 2016, S. 29-40; Grigoryev-Fridman S.N. Mobile intercom in the optical range, in the "radio silence" mode. // Monthly scientific and technical journal “Issues of defense technology” / Series 16 “Technical means of counteracting terrorism”, Moscow: Scientific and Technical Center “Informtehnika”, joint venture (b): “Lyubavich”, Issue 7-8 (97-98), 2016 , from. 115-123; Grigoryev-Fridman S.N. Mobile intercom in the optical range in the "radio silence" mode. // Monthly interdisciplinary scientific and technical journal “Automation. Modern Technologies ”, Moscow:“ Mechanical Engineering ”, No. 12 (December), 2016, p. 6-14; Grigoryev-Fridman S.N. Mobile intercom based on a laser diode. // Monthly scientific and technical magazine "Mashinostroitel" / Series "Communication", M.: Scientific and Production Enterprise "Virage Center", No. 4 (April), 2017, p. 39-48; Minaev I.V., Mordovin A.A., Sheremetyev A.G. Laser information systems of spacecraft. M .: "Engineering", 1981, S. 84-86; Chukovsky N.N., Kryukova I.V. Status and prospects of inter-satellite optical communications. M .: "Bulletin of MSTU named after NE Bauman", Series "Instrument-Making", 1998, S. 67-74; Maltsev G.N., Burikov S.V., Hayrapetyan B.C., Ushakov O.K. Physics of lasers. / Textbook for Universities of Russia / Novosibirsk: "SSGA", 2012, 134 pp .; Karlov N.V. Lectures on quantum electronics. M .: "Science", 1983, 336 pp .; Ananyev Yu.A. Optical resonators and the problem of laser radiation divergence. M .: "Science", 1979, 328 p .; Akhmanov S.A., Nikitin S.Yu. Physical Optics. M .: "Science", 2004, 656 p .; Yariev A. Quantum Electronics and Nonlinear Optics. M .: "Soviet Radio", 1973, 455 p .; Dmitriev V.G., Tarasov L.V. Applied nonlinear optics. M .: "Science", 2006, 352 p .; Reference for lasers. / Edited by A.M. Prokhorov; trans. from English with rev. and add. M .: "Soviet Radio", 1978, T. 1, 2; Akhmanov S.A., Khokhlov R.V. On one possibility of amplification of light waves // Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 43, No. 1, 1962, S. 351-353; Hayrapetyan B.C. Non-resonant parametric generation with smooth and (or) discrete tuning of the radiation frequency // Vestnik NSU / Series "Physics", No. 3, 2009, pp. 20-24], and abroad [Pratt VK Laser communication systems. Translated from English. Moscow: Svyaz, 1972, pp. 14-19; Zvelto O. Principles of Lasers. Translated from English. Moscow: Mir, 1990, 558 pp .; Maitland A., Dan M Introduction to Laser Physics, Moscow: Nauka, 1978, 407 pp .; Siegman, A.E. An Introduction to Lasers and Masers, McCraw-Hill, New York, 1971, p. 362; Kahn WK Unstable optical resonators. Appl. "Optics", 1966, v. 5, p. 407; Schawlow AL, Townes CH, Phys. Rev., 1958, vol. 112, p. 1940; Loundon P. Quantum theory of light. M .: "World" , 1976, 564 p .; Bor M., Wolf E. Fundamentals of Optics, Moscow: Nauka, 1973, 720 pp.], there are a significant number of analogues containing various types and types of laser communications both in open space and in various dense layers of the Earth’s atmosphere, dense fog, rain, snow, various gases, ozone, etc. All of the above analogues have common drawbacks, which are very difficult, and sometimes even cumbersome, overweight and external dimensions, incorrect operation, with intense cloud cover, from - the use of very powerful laser systems, which in order to "punch", i.e. pass through thick and optically dense layers of the Earth’s atmosphere, ozone and other media, are forced to reduce the frequency, i.e. increase the length of the transverse electromagnetic wave when induced, coherent emission of photons in lasers or, for example, in a laser diode. Thus, the exact coordinates of the location, the length and frequency of the electromagnetic wave of the laser systems, on which modern types and classes of communication equipment and receive information are operated, are issued.

При этом виде и способе лазерной связи расходуется огромное количество потребляемой электроэнергии, в силу чего себестоимость такой связи на порядок выше, чем при использовании обычной, стандартной, классической, антенно-фидерной формы передачи и приема информации. Тем самым выбранный тип связи становится весьма нерентабельным, неконкурентоспособным и дорогим.With this type and method of laser communication, a huge amount of energy is consumed, which is why the cost of such communication is an order of magnitude higher than when using the usual, standard, classical, antenna-feeder form of transmitting and receiving information. Thus, the selected type of communication becomes very unprofitable, uncompetitive and expensive.

Вывод напрашивается сам собой - необходимо ВКС РФ, переходить с радиочастот, "засекаемых" вражескими радиолокационными станциями (РЛС) слежения и наведения, на оптический диапазон электромагнитных волн инфракрасного (ИК) излучения, невидимых обычным человеческим глазом, которые в настоящее время пока что не в состоянии обнаружить и с помощью даже специальных РЛС, СВЧ и КВЧ-диапазонов. Все радиопередатчики и радиоприемники ВКС РФ как авиавоздушных систем и конструкций, так и комплексов наземного базирования (стационарных или передвижных, на базе шасси автотранспорта, БМП, БТР и т.д.), надводного (линейные корабли, корветы и крейсера, суда поддержки, быстрого реагирования и десанта морской пехоты, боевого патрулирования, обеспечения и охраны тыла военно-транспортных коммуникаций), подводного флотов и эскадр ВМФ РФ в настоящий период работают в диапазоне частот 30-520 МГц, т.е. в диапазонах СДВ, ДВ, СВ и КВ-УКВ, имеющих достаточно устойчивую, во времени и климатических условиях, способность огибания и обхода препятствий от искусственно поставляемых в радиоэфир помех. В радиотехнических войсках, комплексах связи и командного управления войсками, системах ПРО РФ используется обычная, плоская, монохроматическая, электромагнитная волна ТЕМ-типа [Неганов В.А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. // Учебник для ВУЗов. / Под редакцией проф. В.А. Неганова и С.Б. Раевского, М.: "Радиотехника", 2009, 744 с.; Григорьев-Фридман С.Н. Переговорное устройство «Луч» в оптическом диапазоне, в режиме «радиомолчания». // Научно-технический журнал «Машиностроитель», / Серия "Связь", ООО НТП "Вираж-центр", №3 (март), 2016, С. 29-40], обычно распространяющаяся в воздухе, газах, воде, уравнение которой запишется в виде (1):The conclusion suggests itself - it is necessary for the Russian Aerospace Forces to switch from radio frequencies "detected" by enemy tracking radars (radars) to the optical range of electromagnetic waves of infrared (IR) radiation, invisible to the ordinary human eye, which are currently not in able to detect even with the help of special radars, microwave and EHF bands. All radio transmitters and radios of the Russian Aerospace Forces, both airborne systems and structures, and ground-based systems (fixed or mobile, based on the chassis of vehicles, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, etc.), surface (battleships, corvettes and cruisers, support vessels, fast response and landing of the Marine Corps, combat patrols, support and protection of the rear of military transport communications), submarines and squadrons of the Russian Navy currently operate in the frequency range 30-520 MHz, i.e. in the ranges of SDV, DV, SV and KV-VHF, which have a fairly stable, in time and climatic conditions, ability to bend around and avoid obstacles from artificially interfered with radio waves. In radio engineering troops, communication complexes and command command and control, RF missile defense systems, a conventional, flat, monochromatic, TEM-type electromagnetic wave is used [VA Neganov, OV Osipov, SB Raevsky, GP Yarovoy Electrodynamics and radio wave propagation. // Textbook for universities. / Edited by prof. V.A. Neganova and S.B. Raevsky, M .: "Radio Engineering", 2009, 744 p .; Grigoryev-Fridman S.N. Intercom “Beam” in the optical range, in the “radio silence” mode. // Scientific and technical magazine "Mashinostroitel", / Series "Communication", LLC NTP "Virage Center", No. 3 (March), 2016, S. 29-40], usually distributed in air, gases, water, the equation of which can be written as (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Ex max, Ey max, Ez max - максимальное значение амплитуды составляющей электрического поля, соответственно вдоль координатных осей (0x), (0y) и (0z);where E x max , E y max , E z max - the maximum value of the amplitude of the component of the electric field, respectively, along the coordinate axes (0x), (0y) and (0z);

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- экспоненциальная функция огибания ВЧ-заполнения, для электрического поля, соответственно вдоль координатных осей (0x), (0y) и (0z);
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- the exponential function of the envelope of the RF filling, for the electric field, respectively, along the coordinate axes (0x), (0y) and (0z);

Figure 00000005
- ВЧ-синусоидальное заполнение, составляющей электрического поля;
Figure 00000005
- HF sinusoidal filling of the electric field component;

Hx max, Hy max, Hz max - максимальное значение амплитуды составляющей магнитного поля, соответственно вдоль координатных осей (0x), (0y) и (0z);H x max , H y max , H z max - the maximum value of the amplitude of the component of the magnetic field, respectively, along the coordinate axes (0x), (0y) and (0z);

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- экспоненциальная функция огибания ВЧ-заполнения, для магнитного поля, соответственно вдоль координатных осей (0x), (0y) и (0z);
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- the exponential function of the envelope of the RF filling for the magnetic field, respectively, along the coordinate axes (0x), (0y) and (0z);

Figure 00000005
- ВЧ-синусоидальное заполнение составляющей магнитного поля.
Figure 00000005
- HF sinusoidal filling of the magnetic field component.

Данная плоская, монохроматическая, электромагнитная волна в открытом воздушном пространстве разлагается на взаимно ортогональные, продольные и поперечные компоненты согласно системе уравнений (2):This plane, monochromatic, electromagnetic wave in open air space is decomposed into mutually orthogonal, longitudinal and transverse components according to the system of equations (2):

Figure 00000006
Figure 00000006

где E//(x,t) и H//(x,t) - продольная компонента составляющей соответственно электрического и магнитного полей вдоль координатной оси (0x);where E // (x, t) and H // (x, t) is the longitudinal component of the component, respectively, of the electric and magnetic fields along the coordinate axis (0x);

E(y,t) и Н⊥(y,t) - поперечная компонента составляющей соответственно электрического и магнитного полей вдоль координатной оси (0y);E (y, t) and Н⊥ (y, t) - the transverse component of the component, respectively, of the electric and magnetic fields along the coordinate axis (0y);

E(z,t) и Н⊥(z,t) - поперечная компонента составляющей соответственно электрического и магнитного полей вдоль координатной оси (0z).E (z, t) and Н⊥ (z, t) are the transverse component of the component of the electric and magnetic fields, respectively, along the coordinate axis (0z).

Отсюда мы получаем два тензора для взаимно ортогональных векторов напряженностей, соответственно электрического

Figure 00000007
и магнитного
Figure 00000008
полей данной электромагнитной, плоской, монохроматической волны (1) согласно выражению (3):From here we get two tensors for mutually orthogonal stress vectors, respectively, of electric
Figure 00000007
and magnetic
Figure 00000008
fields of a given electromagnetic, plane, monochromatic wave (1) according to expression (3):

Figure 00000009
Figure 00000009

В искомой электродинамической задаче требуется добиться проектирования и создания такой технологии конструкции переговорного устройства, которое бы работало и успешно функционировало в оптическом, ИК-диапазоне электромагнитных волн, в режиме соблюдения "радиомолчания".In the desired electrodynamic problem, it is required to achieve the design and creation of such a design technology for the intercom that would work and successfully function in the optical, infrared range of electromagnetic waves, in compliance with the "radio silence".

Если раньше, до периода разработки конструкции переговорного устройства, для этих целей использовалось в качестве "несущей" частоты fнес. высокочастотное (ВЧ) - колебание с выхода генератора несущей частоты, как бы выполняющего роль "извозчика", проводника и "доставщика" необходимой, срочной или полезной информации до основного потребителя (из приемника, антенно-фидерного устройства, узла фильтрации, блока усиления). Последующее детектирование, для разделения радиоцепей с ВЧ-несущей, промежуточной частотой fнес.пч необходимо для выявления, получения полезного сигнала на низкой частоте (НЧ), которое уже через усилитель мощности (УМ), через наушники и аудио-видеоадаптер, предоставляет всю зашифрованную (уже декодированную!) информацию от производителя-радиопередатчика до его основного потребителя-радиоприемника.If earlier, before the period of development of the design of the intercom, for these purposes it was used as a “carrier” frequency f carried. high-frequency (HF) - oscillation from the output of the carrier frequency generator, as it were, performing the role of a “cab driver”, a conductor and a “delivery man” of necessary, urgent or useful information to the main consumer (from the receiver, antenna-feeder device, filtering unit, amplification unit). Subsequent detection, for the separation of radio circuits with an RF carrier, an intermediate frequency f non-PCh is necessary to identify, obtain a useful signal at a low frequency (LF), which already through the power amplifier (PA), through headphones and an audio-video adapter, provides the whole encrypted (already decoded!) information from the manufacturer of the radio transmitter to its main consumer, the radio receiver.

Основной отличительной особенностью новой конструкции переговорного устройства, в отличие от их аналогов как в России [Минаев И.В., Мордовин А.А., Шереметьев А.Г. Лазерные информационные системы космических аппаратов. М.: "Машиностроение", 1981, С. 84-86; Чуковский Н.Н., Крюкова И.В. Состояние и перспективы межспутниковой оптической связи. М.: "Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана", Серия "Приборостроение", 1998, С. 67-74; Мальцев Г.Н., Буриков С.В.], так и за рубежом [Пратт В.К. Лазерные системы связи. Перев. с английского. М.: "Связь", 1972, С. 14-19.], является возможность успешно использовать монохроматическое, когерентное излучение лазерного луча, узконаправленного действия, выполненного на основе полупроводникового лазерного диода, вместо обычной, плоской, монохроматической, электромагнитной волны ТЕМ-типа в воздушном пространстве.The main distinguishing feature of the new design of the intercom, in contrast to their counterparts as in Russia [Minaev IV, Mordovin AA, Sheremetyev AG Laser information systems of spacecraft. M .: "Engineering", 1981, S. 84-86; Chukovsky N.N., Kryukova I.V. Status and prospects of inter-satellite optical communications. M .: "Bulletin of MSTU named after NE Bauman", Series "Instrument-Making", 1998, S. 67-74; Maltsev G.N., Burikov S.V.], and abroad [Pratt V.K. Laser communication systems. Perev. from English. M .: "Communication", 1972, S. 14-19.], It is possible to successfully use monochromatic, coherent radiation of a laser beam, a narrowly targeted action based on a semiconductor laser diode, instead of the usual, flat, monochromatic, TEM type electromagnetic wave in midair.

Для успешного и эффективного решения поставленной электродинамической задачи под вышепредставленные требования и условия задачи (1)-(3) следует применять полупроводниковый лазерный диод.To successfully and efficiently solve the electrodynamic problem posed, the semiconductor laser diode should be used for the above requirements and conditions of problem (1) - (3).

Известно, что активное излучение полупроводникового лазерного диода, выполненного по технологии, на основе полупроводниковой двойной гетероструктуры, представляет собой направленный, узкий пучок летящих квазипараллельно нейтральных частиц - фотонов.It is known that the active radiation of a semiconductor laser diode, made according to the technology based on a semiconductor double heterostructure, is a directed, narrow beam of flying quasi-parallel neutral particles - photons.

Такое технологически надежное, устойчивое во времени и узконаправленное в пространстве излучение частиц-фотонов имеет ряд свойств:Such technologically reliable, time-stable and narrowly directed in space emission of photon particles has a number of properties:

1. Очень малая расходимость лазерного излучения в пространстве согласно научным работам [Айрапетян B.C., Ушаков О.К. Физика лазеров. / Учебное пособие для ВУЗов России / Новосибирск: "СГГА", 2012, 134 с.; Звелто О. Принципы лазеров. Перев. с английского. М.: "Мир", 1990, 558 с.; Мэйтленд А., Дан М. Введение в физику лазеров. М.: "Наука", 1978, 407 с.; Siegman А.Е. An Introduction to Lasers and Masers, McCraw-Hill, New York, 1971, p. 362; Карлов H.B. Лекции по квантовой электронике. M.: "Наука", 1983, 336 с.; Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: "Наука", 1979, 328 с.; Kahn W.K. Unstable optical resonators. Appl. "Optics", 1966, v. 5, p. 407; Schawlow A.L., Townes C.H., Phys. Rev., 1958, vol. 112, p. 1940; Лоундон P. Квантовая теория света. M.: "Мир", 1976, 564 с.]. Если, например, диаметр пятна лазерного пучка равен ∅=5 мм, а

Figure 00000010
, то конический угол расходимости лазерного пучка составит всего
Figure 00000011
. При расстоянии
Figure 00000012
от источника лазерного, когерентного излучения и до приемника информации диаметр пятна лазерного пучка составляет ∅=5 мм. Тогда при
Figure 00000013
получим, что ∅=8-10 мм. Контрольные испытания и замеры лазерного излучения проводились в яркую, светлую, лунную и спокойную ночь. Когда же приближаемся к "боевым" условиям, при которых противник активно применяет различные виды отравляющих веществ, густой и плотный туман, удушливые газы, "кислотные" дожди и другие виды химического оружия, то экспериментом установлено, что когерентные лучи лазерного излучения подчиняются законам геометрической оптики, т.е. закону Снеллиуса (4) согласно работам [Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая Оптика. М.: "Наука", 2004, 656 с.; Яриев А. Квантовая электроника и нелинейная оптика. М.: "Советское радио", 1973, 455 с.; Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: "Наука", 2006, 352 с.; Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: "Наука", 1973, 720 с.]:1. Very small divergence of laser radiation in space according to scientific papers [Hayrapetyan BC, Ushakov OK Physics of lasers. / Textbook for Universities of Russia / Novosibirsk: "SSGA", 2012, 134 pp .; Zvelto O. Principles of Lasers. Perev. from English. M .: Mir, 1990, 558 pp .; Maitland A., Dan M. Introduction to laser physics. M .: "Science", 1978, 407 p .; Siegman A.E. An Introduction to Lasers and Masers, McCraw-Hill, New York, 1971, p. 362; Karlov HB Lectures on quantum electronics. M .: "Science", 1983, 336 pp .; Ananyev Yu.A. Optical resonators and the problem of laser radiation divergence. M .: "Science", 1979, 328 p .; Kahn WK Unstable optical resonators. Appl. Optics, 1966, v. 5, p. 407; Schawlow AL, Townes CH, Phys. Rev. 1958, vol. 112, p. 1940; Loundon P. Quantum Theory of Light. M .: "World", 1976, 564 pp.]. If, for example, the diameter of the spot of the laser beam is ∅ = 5 mm, and
Figure 00000010
, then the conical angle of divergence of the laser beam will be only
Figure 00000011
. At a distance
Figure 00000012
from the source of laser, coherent radiation and to the information receiver, the diameter of the laser beam spot is ∅ = 5 mm. Then for
Figure 00000013
we get that ∅ = 8-10 mm. Control tests and measurements of laser radiation were carried out on a bright, bright, moonlit and calm night. When we approach the “combat” conditions under which the enemy actively uses various types of poisonous substances, dense and dense fog, asphyxiating gases, “acid” rains and other types of chemical weapons, the experiment established that coherent laser radiation beams obey the laws of geometric optics , i.e. Snell's law (4) according to the works [Akhmanov S.A., Nikitin S.Yu. Physical Optics. M .: "Science", 2004, 656 p .; Yariev A. Quantum Electronics and Nonlinear Optics. M .: "Soviet Radio", 1973, 455 p .; Dmitriev V.G., Tarasov L.V. Applied nonlinear optics. M .: "Science", 2006, 352 p .; Born M., Wolf E. Fundamentals of Optics. M .: "Science", 1973, 720 pp.]:

Figure 00000014
Figure 00000014

где

Figure 00000015
- угол падения лазерного луча в пространстве на горизонтальную плоскость;Where
Figure 00000015
- the angle of incidence of the laser beam in space on a horizontal plane;

Figure 00000016
- угол отражения лазерного луча от горизонтальной плоскости обратно в пространство;
Figure 00000016
- the angle of reflection of the laser beam from a horizontal plane back into space;

Figure 00000017
- угол преломления лазерного луча в толще (внутри!) горизонтальной плоскости;
Figure 00000017
- the angle of refraction of the laser beam in the thickness (inside!) of the horizontal plane;

n21 - относительный показатель преломления двух сред (второй среды - горизонтальной плоскости по отношению к первой - пространству);n21 - the relative refractive index of two media (the second medium - a horizontal plane with respect to the first - space);

Figure 00000018
;
Figure 00000019
- фазовая скорость, соответственно в первой и второй средах;
Figure 00000020
- волновое число; ω11κ, ω22κ - групповая скорость сигнала, соответственно в первой и второй средах; ε2 - диэлектрическая проницаемость второй среды.
Figure 00000018
;
Figure 00000019
- phase velocity, respectively, in the first and second environments;
Figure 00000020
- wave number; ω 1 = υ 1 κ, ω 2 = υ 2 κ - group velocity of the signal, respectively, in the first and second environments; ε 2 is the dielectric constant of the second medium.

2. Лазерное, когерентное, узконаправленное излучение имеет очень высокую степень монохроматичности проходящего луча [Айрапетян B.C., Ушаков О.К. Физика лазеров. / Учебное пособие для ВУЗов России / Новосибирск: "СГГА", 2012, 134 с.; Звелто О. Принципы лазеров. Перев. с английского. М.: "Мир", 1990, 558 с.; Мэйтленд А., Дан М. Введение в физику лазеров. М.: "Наука", 1978, 407 с.; Справочник по лазерам. / Под редакцией A.M. Прохорова; пер. с англ. с изм. и доп. М.: "Советское радио", 1978, Т. 1, 2], так как экспериментально обнаружено, что спектр излучения состоит из одной, единственной, несущей, рабочей частоты и имеет соответствующую ей только одну, единственную, практически квазипостоянную длину волны. В силу сказанного выше, лазерное излучение занимает очень узкую полосу рабочих частот Δf≈10-3 Гц.2. Laser, coherent, narrowly directed radiation has a very high degree of monochromaticity of the transmitted beam [Hayrapetyan BC, Ushakov OK. Physics of lasers. / Textbook for Universities of Russia / Novosibirsk: "SSGA", 2012, 134 pp .; Zvelto O. Principles of Lasers. Perev. from English. M .: Mir, 1990, 558 pp .; Maitland A., Dan M. Introduction to laser physics. M .: "Science", 1978, 407 p .; Reference for lasers. / Edited by AM Prokhorov; per. from English with rev. and add. M .: "Soviet Radio", 1978, T. 1, 2], since it was experimentally found that the radiation spectrum consists of one, single, carrier, operating frequency and has only one, only, almost quasi-constant wavelength corresponding to it. In view of the foregoing, laser radiation occupies a very narrow band of operating frequencies Δf≈10 -3 Hz.

3. В процессе эксплуатации лазерного диода можно в широких пределах управлять длительностью излучения [Айрапетян B.C., Ушаков О.К. Физика лазеров. / Учебное пособие для ВУЗов России / Новосибирск: "СГГА", 2012, 134 с.; Звелто О. Принципы лазеров. Перев. с английского. М.: "Мир", 1990, 558 с.; Мэйтленд А., Дан М. Введение в физику лазеров. М.: "Наука", 1978, 407 с.; Справочник по лазерам. / Под редакцией A.M. Прохорова; пер. с англ. с изм. и доп. М.: "Советское радио", 1978, Т. 1, 2; Ахманов С.А., Хохлов Р.В. Об одной возможности усиления световых волн // "Журнал экспериментальной и теоретической физики", Т. 43, №1, 1962, С. 351-353; Айрапетян B.C. Внерезонаторная параметрическая генерация с плавной и (или) дискретной перестройкой частоты излучения // "Вестник НГУ" / Серия "Физика", №3, 2009, С. 20-24]: от (1-3) с до (10-100)⋅10-15 с. Импульсы монохроматического луча с малой длительностью имеют в окружающем внешнем пространстве (воздушном, водном, газообразном, вакуумном) ничтожно малую длину волны и огромную мощность когерентного излучения. Современные марки лазерных диодов как отечественного производства (АО "Томилино", АО "Исток", АО "Алмаз-Антей" и др.), так и зарубежного изготовления ("Agilent technologies", "Avago technologies", "Anritsu Site Master" и "Rohde&Schwarz") излучают в одном импульсе энергию порядка P1имп.лазера≈1-3 кДж. Так, например, если энергия импульса лазерного излучения Eимп.=1 кДж, а его длительность τимп.=10-13 с=0,1 рс, то тогда мощность лазерного импульса рассчитывается по формуле (5):3. During the operation of the laser diode, it is possible to control the radiation duration over a wide range [Hayrapetyan BC, Ushakov OK. Physics of lasers. / Textbook for Universities of Russia / Novosibirsk: "SSGA", 2012, 134 pp .; Zvelto O. Principles of Lasers. Perev. from English. M .: Mir, 1990, 558 pp .; Maitland A., Dan M. Introduction to laser physics. M .: "Science", 1978, 407 p .; Reference for lasers. / Edited by AM Prokhorov; per. from English with rev. and add. M .: "Soviet Radio", 1978, T. 1, 2; Akhmanov S.A., Khokhlov R.V. On one possibility of amplification of light waves // Journal of Experimental and Theoretical Physics, Vol. 43, No. 1, 1962, S. 351-353; Hayrapetyan BC Non-resonant parametric generation with smooth and (or) discrete tuning of the radiation frequency // Vestnik NSU / Physics Series, No. 3, 2009, pp. 20-24]: from (1-3) s to (10- 100) ⋅10 -15 s. The pulses of a monochromatic beam with a short duration have in the surrounding external space (air, water, gaseous, vacuum) an insignificant short wavelength and a huge power of coherent radiation. Modern brands of laser diodes of both domestic production (Tomilino JSC, Istok JSC, Almaz-Antey JSC, etc.) and foreign manufacturers (Agilent technologies, Avago technologies, Anritsu Site Master and "Rohde &Schwarz") emit in a single pulse an energy of the order of P 1imp . laser ≈1-3 kJ. So, for example, if the laser pulse energy E imp. = 1 kJ, and its duration τ imp. 10 = -13 c = 0.1 pc, then the power of the laser pulse calculated by the formula (5):

Figure 00000021
Figure 00000021

Большая мощность лазерного излучения приводит к тому, что многие физические вещества могут быть нагреты до чрезвычайно высоких температур. Интенсивность сфокусированного когерентного узкого пучка лазерного излучения может достигать

Figure 00000022
, при которых напряженность электрического поля в толще самого луча доходит до величины
Figure 00000023
. Под действием такого сильного поля у многих физических тел и веществ происходит "вынужденная" (принудительная) ионизация атомов, при которой они расщепляются на отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы, т.е. происходит процесс физического разрушения тел и внутримолекулярного строения веществ.The high power of laser radiation leads to the fact that many physical substances can be heated to extremely high temperatures. The intensity of a focused coherent narrow beam of laser radiation can reach
Figure 00000022
at which the electric field strength in the thickness of the beam reaches the value
Figure 00000023
. Under the influence of such a strong field, many physical bodies and substances have “forced” (forced) ionization of atoms, in which they are split into negatively charged electrons and positively charged ions, i.e. there is a process of physical destruction of bodies and the intramolecular structure of substances.

4. Рекомендуется выполнить такую технологию создания лазерного диода, когда когерентное, лазерное излучение имело бы свою длину волны в пределах попадания в так называемые зоны или "окна прозрачности" для различных газов в атмосфере земли с

Figure 00000024
, т.е. в оптическом ИК-диапазоне длин (частот) поперечных электромагнитных волн, при сохранении наибольшего, максимально возможного значения мощности, интенсивности инверсии и технологической дальности прохождения лазерного излучения в плотных слоях земной атмосферы (фиг. 1).4. It is recommended to carry out such a technology for creating a laser diode when coherent laser radiation would have its own wavelength within the limits of falling into the so-called zones or “transparency windows” for various gases in the earth’s atmosphere with
Figure 00000024
, i.e. in the optical infrared range of the lengths (frequencies) of transverse electromagnetic waves, while maintaining the largest, maximum possible value of power, inversion intensity and technological range of laser radiation in dense layers of the earth's atmosphere (Fig. 1).

5. Диаграмма направленности (ДН) лазерного излучения имеет только одну область переднего фронта распространения когерентного луча, в отличие, например, от обычной, направленной антенны штыревого типа. Штыревая антенна часто применяется в современной авиации и на кораблях, где используется плоская, монохроматическая волна ТЕМ-типа, у которой помимо вышеназванного основного фронта ДН имеется значительная область с противоположной ДН, развернутой на угол θ=±π(180°). Экспериментально обнаружены многочисленные, паразитные, вредные, боковые лепестки ДН, практически излучающие в открытое пространство радиосигнал с закодированной информацией на любые углы, которые и засекаются РЛС и спутниками круглосуточного слежения и постоянного радиозондирования, для которых важно не только раскодировать и расшифровать полученную из космоса военно-секретную информацию, но и найти точное местонахождение, для передачи точных координат, скорости и траектории полета, движения военных летчиков и экипажей ВКС РФ, для наведения на них автоматических комплексов зенитно-ракетных систем.5. The directivity pattern (LH) of laser radiation has only one region of the leading front of the propagation of the coherent beam, in contrast, for example, to a conventional directional antenna of the pin type. The whip antenna is often used in modern aviation and on ships where a TEM type plane, monochromatic wave is used, which, in addition to the above mentioned main front of the beam, has a significant area with the opposite beam, rotated through an angle θ = ± π (180 °). Numerous, parasitic, harmful, side lobes of light emitting diodes were experimentally discovered, which practically emit into the open space a radio signal with encoded information at any angles that are detected by radar and satellite tracking around the clock and continuous radio sounding, for which it is important not only to decode and decrypt the military received from space secret information, but also to find the exact location, to transmit the exact coordinates, speed and flight path, the movement of military pilots and crews of the Russian Aerospace Forces, for avedeniya them automatic complexes of anti-aircraft missile systems.

Экспериментально установлено, что с уменьшением длины волны (увеличением частоты) резко возрастает интенсивность и мощность лазерного луча диода. При дальнейшем увеличении частоты излучения лазерного диода или с уменьшением длины волны начинают резко сказываться дисперсионные явления, при которых длина волны излучения лазерного диода начинает быть соизмеримой с геометрическими размерами атомно-молекулярной структуры препятствий или внешней среды, сквозь толщу которой и происходит проникновение и распространение электромагнитной волны лазерного луча. В итоге, наблюдается резкое снижение эффективной мощности лазерного излучения, в виду ярко выраженного рассеяния узкого, когерентного лазерного пучка фотонов в форме расходящегося сферического конуса Тиндаля, светящегося в окружающем пространстве. При этом замечено, что при длине волны λ=380-780 нм и ниже можно наблюдать природную картину свечения траектории лазерного луча. Следовательно, как со станций наземного базирования, надводного, подводного и, особенно, со спутников-шпионов постоянного мониторинга и всепогодного, круглосуточного слежения за регионами земли и "подозрительными" участками суши, вражеские РЛС, системы ПРО и патрулирующие, постоянно находящиеся в воздушном пространстве самолеты электронной разведки и прослушивания США "AWAKS" в состоянии "засечь" постоянные или временные координаты дислокации и нахождения продольной, видимой человеческим глазом и специальными приборами, например ночного видения "кошачьи глаза", координаты лазерного луча, характер, тип, интенсивность, продолжительность, и даже декодировать зашифрованную информацию при ее передаче лазерным лучом в момент сеанса оптической связи. Тем самым рассекречивается источник информации - лазерный передатчик, приемник информации и сама "засвеченная" подцветкой луча траектория скольжения монохроматического, когерентного лазерного излучения, что крайне не допустимо.It was experimentally established that with decreasing wavelength (increasing frequency), the intensity and power of the laser beam of the diode sharply increase. With a further increase in the radiation frequency of the laser diode or with a decrease in the wavelength, dispersion phenomena begin to sharply affect, in which the wavelength of the radiation of the laser diode begins to be commensurate with the geometric dimensions of the atomic-molecular structure of the obstacles or the external environment, through which the penetration and propagation of the electromagnetic wave occurs laser beam. As a result, there is a sharp decrease in the effective power of laser radiation, in view of the pronounced scattering of a narrow, coherent laser beam of photons in the form of a diverging spherical Tyndall cone that glows in the surrounding space. It was noted that at a wavelength of λ = 380-780 nm and below, one can observe the natural pattern of the glow of the trajectory of the laser beam. Consequently, as from ground-based stations, surface, underwater and, especially, from constant monitoring spy satellites and all-weather, round-the-clock tracking of regions of the earth and "suspicious" land areas, enemy radars, missile defense systems and patrolling aircraft constantly in airspace US intelligence and listening AWAKS is able to "detect" the permanent or temporary coordinates of the location and location of the longitudinal, visible to the human eye and special instruments, such as night vision "cat's eyes", the coordinates of the laser beam, the nature, type, intensity, duration, and even decode the encrypted information when it is transmitted by the laser beam at the time of the optical communication session. Thus, the source of information is declassified - the laser transmitter, the information receiver, and the sliding path of the monochromatic, coherent laser radiation, which is “illuminated” by the sublime of the beam, which is extremely unacceptable.

Экспериментально подтверждено, что с увеличением частоты (уменьшением длины волны) резко возрастают потери эффективной мощности лазерного излучения, а также существенно ухудшается юстировка, т.е. точность наведения лазерного луча, по которому осуществляются сеансы приема и передачи закодированной или иной засекреченной информации от источника-передатчика до приемника. Поэтому, чем ниже частота, и соответственно больше длина поперечной, электромагнитной волны, тем выше точность соосности и качество юстировки наведения лазерного луча от источника до потребителя. В итоге, с резким увеличением частоты и тем самым соответствующим уменьшением длины волны лазерного излучения, сама стереофоническая, объемная картина луча начинает "рассыпаться". Луч начинает резко расходиться радиально, рассеивая в окружающее пространство полезную мощность. Тем самым резко снижается КПД лазерного диода. Весь этот физический процесс сопровождается характерным свечением траектории прохождения лазерного луча сквозь толщу газов и атмосферы среды. Причиной этого явления является резкое увеличение числа столкновений и соударений фотонов с атомно-молекулярной структурой газов, осадков, аэрозолей и пыли в окружающей среде и атмосфере земли.It was experimentally confirmed that with increasing frequency (decreasing wavelength), the losses of the effective power of laser radiation sharply increase, and the alignment also worsens significantly, i.e. accuracy of laser beam guidance, through which sessions of reception and transmission of encoded or other classified information from the source-transmitter to the receiver are carried out. Therefore, the lower the frequency, and accordingly the greater the length of the transverse, electromagnetic wave, the higher the alignment accuracy and the quality of alignment of the laser beam guidance from the source to the consumer. As a result, with a sharp increase in the frequency and thereby a corresponding decrease in the wavelength of the laser radiation, the stereophonic, three-dimensional picture of the beam itself begins to “crumble”. The beam begins to radially diverge, scattering usable power into the surrounding space. Thus, the efficiency of the laser diode is sharply reduced. This whole physical process is accompanied by a characteristic glow of the path of the laser beam through the thickness of the gases and atmosphere. The reason for this phenomenon is a sharp increase in the number of collisions and collisions of photons with the atomic-molecular structure of gases, precipitation, aerosols and dust in the environment and atmosphere of the earth.

Оптическая атмосферная система лазерной связи (АЛС) между двумя пунктами состоит из двух спаренных приемопередающих устройств, расположенных в пределах прямой видимости на обоих концах линии и направленных друг на друга. В передатчике находится генератор-лазер и модулятор его оптического излучения передаваемым сигналом. Модулированный лазерный луч коллимируется оптической системой и направляется в сторону приемника. В приемнике излучение фокусируется на фотоприемник, где производится его детектирование и выделение передаваемой информации. Так как лазерный луч передается между пунктами связи в атмосфере, то его распространение сильно зависит от метеоусловий, от наличия дыма, пыли и других загрязнений воздуха. Кроме того, в атмосфере наблюдаются турбулентные явления, которые приводят к флуктуации показателя преломления среды, колебаниям луча и оптическим искажениям принимаемого сигнала. Однако несмотря на указанные проблемы АЛС оказалась вполне надежной на расстояниях до 5 км.An optical atmospheric laser communication system (ALS) between two points consists of two paired transceiver devices located within line of sight at both ends of the line and directed at each other. The transmitter contains a laser generator and a modulator of its optical radiation with a transmitted signal. The modulated laser beam is collimated by the optical system and directed toward the receiver. In the receiver, the radiation is focused on the photodetector, where it is detected and the transmitted information is extracted. Since the laser beam is transmitted between the communication points in the atmosphere, its propagation strongly depends on weather conditions, the presence of smoke, dust and other air pollution. In addition, turbulent phenomena are observed in the atmosphere that lead to fluctuations in the refractive index of the medium, beam oscillations, and optical distortions of the received signal. However, despite these problems, the ALS turned out to be quite reliable at distances of up to 5 km.

Распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается целым рядом явлений линейного и нелинейного взаимодействия света со средой. При этом ни одно из этих явлений не проявляется в отдельности. По чисто качественным признакам указанные явления можно разделить на три основные группы:The propagation of laser radiation in the atmosphere is accompanied by a number of phenomena of linear and nonlinear interaction of light with the medium. Moreover, none of these phenomena is manifested separately. According to purely qualitative characteristics, these phenomena can be divided into three main groups:

1. Поглощение и рассеяние молекулами газов воздуха.1. Absorption and scattering of air gases by molecules.

2. Ослабление на аэрозолях (пыль, дождь, снег, туман).2. Attenuation by aerosols (dust, rain, snow, fog).

3. Флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы.3. Fluctuations of radiation on atmospheric turbulences.

Из-за поглощения и рассеивания мощности лазерного луча молекулами газов воздуха и плотности земной атмосферы, а также по причине влияния погонного ослабления на аэрозолях и флуктуации излучения на турбулентностях атмосферы траектория движения фотонов представляет не прямую линию, а испытывает существенную нелинейность и характеризуется оптической кривизной, зависящей от длины волны (частоты) излучения лазерной установки, расстояния между приемником и передатчиком, плотности и состава газов в атмосфере земли, высоты атмосферных слоев и облачности над уровнем земли (моря) и др. На малых расстояниях порядка нескольких сот метров и даже нескольких километров лазерный луч имеет практически прямолинейную траекторию.Due to the absorption and scattering of the laser beam by air gas molecules and the density of the Earth’s atmosphere, as well as due to the effect of specific attenuation on aerosols and fluctuations of the radiation on atmospheric turbulences, the photon trajectory does not represent a straight line, but experiences significant non-linearity and is characterized by optical curvature, which depends on the wavelength (frequency) of the laser radiation, the distance between the receiver and the transmitter, the density and composition of gases in the earth’s atmosphere, the height of the atmospheric layer and cloud above the ground (sea), and others. At short distances of several hundred meters or even several kilometers of the laser beam has a substantially rectilinear trajectory.

Главными ограничителями дальности АЛС являются густой снег и густой туман, для которых аэрозольное ослабление максимально. На распространение лазерного луча сильное влияние оказывает также турбулентность атмосферы, то есть случайные пространственно-временные изменения показателя преломления, вызванные перемещением воздуха, флуктуациями его температуры и плотности. Поэтому световые волны, распространяющиеся в атмосфере, испытывают не только поглощение, но и флуктуации передаваемой мощности.The main limitations of the ALS range are thick snow and thick fog, for which aerosol attenuation is maximum. Atmospheric turbulence, that is, random spatio-temporal changes in the refractive index caused by air movement, fluctuations in its temperature and density, also has a strong influence on the propagation of the laser beam. Therefore, light waves propagating in the atmosphere experience not only absorption, but also fluctuations in the transmitted power.

Турбулентность атмосферы приводит к искажениям волнового фронта и, следовательно, к колебаниям и уширению лазерного пучка и перераспределению энергии в его поперечном сечении. В плоскости приемной антенны это проявляется в хаотическом чередовании темных и ярких пятен с частотой от долей герц до нескольких килогерц. При этом иногда возникают замирания сигнала и связь становится неустойчивой. Замирание наиболее сильно проявляется в ясную солнечную погоду, особенно в летние жаркие месяцы, в часы восхода и захода солнца, при сильном ветре системы АЛС могут использоваться не только на "последней миле" каналов связи, но также и в качестве вставок в волоконно-оптические линии на отдельных труднопроходимых участках; для связи в горных условиях, в аэропортах, между отдельными зданиями одной организации (органы управления, торговые центры, промышленные предприятия, университетские городки, больничные комплексы, стройплощадки и т.д.); при создании разнесенных в пространстве локальных компьютерных сетей; при организации связи между центрами коммутации и базовыми станциями сотовых сетей; для оперативной прокладки линии при ограниченном времени на монтаж. Поэтому в последнее время возрастает интерес отечественных производителей к этому новому и перспективному сектору связи между различными потребителями.Atmospheric turbulence leads to distortions of the wavefront and, consequently, to oscillations and broadening of the laser beam and redistribution of energy in its cross section. In the plane of the receiving antenna, this is manifested in a chaotic alternation of dark and bright spots with a frequency from fractions of a hertz to several kilohertz. In this case, signal fading sometimes occurs and the connection becomes unstable. Fading is most pronounced in clear sunny weather, especially in the hot summer months, at sunrise and sunset, with strong winds, ALS systems can be used not only in the “last mile” of communication channels, but also as inserts in fiber optic lines in some difficult areas; for communication in mountainous conditions, at airports, between separate buildings of one organization (governing bodies, shopping centers, industrial enterprises, university campuses, hospital complexes, construction sites, etc.); when creating distributed in space local computer networks; in the organization of communication between switching centers and base stations of cellular networks; for operational laying of the line with limited installation time. Therefore, in recent years, the interest of domestic manufacturers in this new and promising sector of communication between various consumers has been growing.

Функциональная схема системы АЛС очень проста:The functional diagram of the ALS system is very simple:

1. Блок обработки принимает сигналы от различных стандартных устройств (телефона, факса, цифровой АТС, локальной компьютерной сети) и преобразует их в приемлемую для передачи лазерным модемом форму;1. The processing unit receives signals from various standard devices (telephone, fax, digital telephone exchange, local computer network) and converts them into a form suitable for transmission by a laser modem;

2. Преобразованный сигнал передается электронно-оптическим блоком в виде ИК-излучения;2. The converted signal is transmitted by the electron-optical unit in the form of infrared radiation;

3. На приемной стороне собранный оптической системой свет падает на фотоприемник, где преобразуется обратно в электрические сигналы;3. On the receiving side, the light collected by the optical system falls on the photodetector, where it is converted back into electrical signals;

4. Усиленный и обработанный электрический сигнал поступает на блок обработки сигналов, где восстанавливается в первоначальном виде.4. The amplified and processed electrical signal is fed to the signal processing unit, where it is restored to its original form.

Передача и прием осуществляются каждым из парных модемов одновременно и независимо друг от друга. Лазерные модемы устанавливаются таким образом, чтобы оптические оси приемопередатчиков совпадали. Основную сложность представляет собой юстировка направления оптических осей приемопередатчиков. Угол расходимости луча передатчика составляет у разных моделей от нескольких угловых минут до 0,5°, и точность юстировки должна соответствовать этим значениям.Transmission and reception are carried out by each of the paired modems simultaneously and independently of each other. Laser modems are installed so that the optical axis of the transceivers match. The main difficulty is the alignment of the optical axes of the transceivers. The divergence angle of the transmitter beam for different models ranges from a few angular minutes to 0.5 °, and the alignment accuracy should correspond to these values.

После установки приемопередающих блоков необходимо подключить их к кабельным сетям в обоих зданиях. Существует множество моделей устройств с самыми разнообразными интерфейсами, однако, в отличие от поставщиков оборудования для радиосвязи, производители систем беспроводной оптики придерживаются следующей общей идеологии подключения: линия лазерной связи представляет собой эмуляцию отрезка кабеля (две витые пары или две жилы оптического кабеля). Связанные при помощи беспроводной оптики локальные сети функционируют так, как если бы их соединили выделенным кабелем. Некоторые модели лазерных модемов имеют совмещенные интерфейсы к сети Ethernet и потокам Е1. В результате одна АЛС может соединить LAN и телефонные сети зданий без использования мультиплексора.After installing the transceiver units, you must connect them to the cable networks in both buildings. There are many models of devices with a wide variety of interfaces, however, unlike suppliers of equipment for radio communications, manufacturers of wireless optics systems adhere to the following general ideology of connection: a laser communication line is an emulation of a cable segment (two twisted pairs or two strands of an optical cable). Local area networks connected using wireless optics function as if they were connected by a dedicated cable. Some models of laser modems have combined interfaces to the Ethernet network and E1 streams. As a result, one ALS can connect LAN and telephone networks of buildings without using a multiplexer.

Некоторые беспроводные удаленные мосты применяют для передачи данных ИК-излучение лазера. Обычно такое устройство содержит традиционный проводной Ethernet-мост и лазерный модем, обеспечивающий физическую связь. Другими словами, лазерное устройство только посылает биты данных, а всю остальную работу выполняет обычный мост. Лазерные модемы генерируют излучение с длиной волны 808-820 нм, которое не может быть обнаружено без специальных приборов. Очевидно, что для лазерных мостов излучатель и приемник должны располагаться на линии прямой видимости. Типичное расстояние между мостами составляет порядка 1-5 км и ограничивается в основном мощностью лазера.Some wireless remote bridges use infrared laser radiation to transmit data. Typically, such a device contains a traditional wired Ethernet bridge and a laser modem that provides physical communication. In other words, the laser device only sends data bits, and the rest of the work is performed by a conventional bridge. Laser modems generate radiation with a wavelength of 808-820 nm, which cannot be detected without special devices. Obviously, for laser bridges, the emitter and receiver should be located on the line of sight. The typical distance between bridges is about 1-5 km and is limited mainly by laser power.

Одним из основных преимуществ таких систем является их большая пропускная способность. Второе преимущество - достаточная помехозащищенность, поскольку ИК-излучение не взаимодействует с радиоволнами. Действительно, опытным путем подтверждается, что между поперечной электромагнитной волной, "выпущенной", излученной в открытое воздушное пространство земли обычной штыревой антенной, находящейся, например, в передней носовой части большинства истребителей, бомбардировщиков и других летательных аппаратов, вертолетах и большинства надводных судов и подводных лодок технически развитых государств мира, включая США, Россию, Китай и Индию, а также между поперечной, электромагнитной волной, выпущенной обычным полупроводниковым лазерным диодом или кристаллом твердотельного лазера, с поперечной оптической накачкой, используемым в "переговорном устройстве, в оптическом диапазоне, в режиме радиомолчания " имеется существенная разница. В первом случае поперечная, электромагнитная волна, назовем ее "штыревой" будет обязательно взаимодействовать с другими радиоволнами. Во втором случае поперечная, электромагнитная волна "лазерного" типа не взаимодействует ни с какой из радиоволн и даже с лазерной волной, работающей и передающейся в эфир, атмосферное пространство земли и космос, но с другой частотой, и соответственно на иной длине волны, отличной от 955 [нм], использующейся в искомом "переговорном устройстве, работающем в оптическом диапазоне, в режиме радиомолчания". Подобно оптоволоконным системам лазерные мосты обеспечивают высокий уровень безопасности. Для перехвата информации необходимо поместить соответствующий прибор на линии луча, что, во-первых, легко может быть обнаружено, а, во-вторых, это весьма сложно осуществить, т.к. такие системы устанавливаются на крышах высотных зданий. Недостатками систем, базирующихся на использовании лазеров является влияние на устойчивость связи погодных условий. Сильный дождь, снег или туман приводят к значительному рассеянию луча и ослаблению сигнала. На связь может повлиять также солнечный восход или заход, если канал ориентирован с востока на запад или наоборот.One of the main advantages of such systems is their high throughput. The second advantage is sufficient noise immunity, since infrared radiation does not interact with radio waves. Indeed, it has been experimentally confirmed that between a transverse electromagnetic wave "emitted" emitted into the open airspace of the earth by a conventional whip antenna located, for example, in the front bow of most fighters, bombers and other aircraft, helicopters and most surface ships and underwater boats of technically developed countries of the world, including the USA, Russia, China and India, as well as between the transverse, electromagnetic wave emitted by a conventional semiconductor laser dio ohm or solid-state laser crystal, with a transverse optical pumping used in "conversation unit in the optical range, in radio silence mode" there is a significant difference. In the first case, a transverse, electromagnetic wave, let's call it “pin”, will necessarily interact with other radio waves. In the second case, the transverse, electromagnetic wave of the "laser" type does not interact with any of the radio waves, and even with the laser wave, working and transmitted to the ether, the atmospheric space of the earth and space, but with a different frequency, and accordingly at a different wavelength different from 955 [nm] used in the desired "intercom operating in the optical range, in the silent mode". Like fiber optic systems, laser bridges provide a high level of security. To intercept information, it is necessary to place the corresponding device on the beam line, which, firstly, can be easily detected, and secondly, it is very difficult to implement, because such systems are installed on the roofs of tall buildings. The disadvantages of systems based on the use of lasers is the effect on the stability of the connection of weather conditions. Heavy rain, snow or fog leads to significant scattering of the beam and attenuation of the signal. A connection may also be affected by a sunny sunrise or sunset if the channel is oriented from east to west or vice versa.

Беспроводные мосты используются для постоянного соединения сетей в качестве запасного канала или как временное средство. Их производством занимаются множество компаний. Цены в зависимости от пропускной способности и расстояния связи составляют от 5000 до 75000 $ США за канал. Дорого, однако со временем такое решение может окупиться, ведь скорость потока необходимой информации достигает гигантской величины 2,5 Гбит/с и более по лазерному лучу!Wireless bridges are used to permanently connect networks as a backup channel or as a temporary means. Many companies are engaged in their production. Depending on bandwidth and communication distance, prices range from $ 5,000 to $ 75,000 per channel. It is expensive, however, over time, such a solution can pay off, because the flow rate of the necessary information reaches a gigantic value of 2.5 Gbit / s or more along the laser beam!

Американо-канадская компания "fSONACommunications" представила новую систему беспроводной оптической связи "SONAbeam 2500-М", позволяющую достичь скорости передачи данных порядка 2,5 Гбит/с. Основа системы - четыре избыточных передатчика, работающих на длине волны 1550 нм с выходной мощностью лазерного сигнала 560 мВт. На пятикилометровом испытательном полигоне в ясную безоблачную погоду система отработала на максимальной скорости и практически без ошибок.The US-Canadian company "fSONACommunications" has introduced a new wireless optical communication system "SONAbeam 2500-M", which allows to achieve data transfer rates of about 2.5 Gb / s. The system is based on four redundant transmitters operating at a wavelength of 1550 nm with a laser output of 560 mW. At a five-kilometer test site in clear cloudless weather, the system worked at maximum speed and almost without errors.

Численное моделирование электродинамических процессов и распространение поперечных электромагнитных волн в ближней и средней (тепловой) зонах ИК-диапазона показало, что когерентный лазерный луч имеет практически прямолинейную траекторию движения фотонов в зоне прямой видимости, при условии, что в окружающем пространстве на расстоянии уверенного приема и передачи информации, порядка 1-10 км, нет каких-либо серьезных препятствий. При наличии лобового сопротивления в виде плотной среды, газов, дыма, загрязнений, аэрозолей, пыли, песчаных бурь, густого тумана и широкого, глубокого фронта осадков, в виде крупных хлопьев снега, прямолинейная траектория лазерного луча трансформируется в параболическую линию, напоминающую дугообразную форму движения снаряда из артиллерийско-гаубичных орудий и систем залпового огня. Указанный эффект параболической формы траектории движения излучаемых фотонов следует из наличия таких факторов в атмосфере земли, как поглощение и рассеяние мощности лазерного луча молекулами газов, ослаблении на аэрозолях и флуктуации излучения на турбулентностях теплого и холодного воздушных потоков. В немалой степени образованию оптической кривизны лазерного луча способствуют многократные преломления в плотных слоях земной атмосферы и неоднородных препятствий.Numerical simulation of electrodynamic processes and the propagation of transverse electromagnetic waves in the near and middle (thermal) zones of the infrared range showed that a coherent laser beam has an almost rectilinear path of photons in the line of sight, provided that in the surrounding space at a distance of reliable reception and transmission information, about 1-10 km, there are no serious obstacles. In the presence of drag in the form of a dense medium, gases, smoke, pollution, aerosols, dust, sandstorms, thick fog and a wide, deep precipitation front, in the form of large snow flakes, the rectilinear path of the laser beam transforms into a parabolic line resembling an arcuate shape of movement shells from artillery-howitzer guns and multiple launch rocket systems. The indicated effect of the parabolic shape of the trajectory of the emitted photons follows from the presence of such factors in the earth’s atmosphere as the absorption and scattering of the laser beam power by gas molecules, attenuation by aerosols, and radiation fluctuations due to turbulences of warm and cold air flows. To a large extent, the formation of the optical curvature of the laser beam is facilitated by multiple refractions in dense layers of the earth's atmosphere and inhomogeneous obstacles.

Согласно данным фиг. 1 и экспериментально подтверждено, что в дальней (тепловой) зоне ИК-диапазона зафиксированы крайне низкие значения коэффициента пропускания (прохождения) поперечной электромагнитной волны когерентного, лазерного излучения и практически максимальные значения поглощения атмосферой Земли мощности лазерного луча.According to FIG. 1 and it was experimentally confirmed that in the far (thermal) zone of the infrared range, extremely low values of the transmittance (transmission) of the transverse electromagnetic wave of coherent, laser radiation and almost maximum values of the absorption of the laser beam power by the atmosphere of the Earth were recorded.

Учитывая изложенное выше, предлагается техническое решение применения полупроводникового лазерного диода на основе модифицированного рубинового кристалла Al2O3-Cr2O3 или арсенида галлия GaAs и арсенида алюминия галлия GaAlAs, по технологии создания и монтажа на установку, как полупроводникового лазерного диода, отечественного или же зарубежного производства. При этом одним из обязательных условий является то, что длина волны конструкции спроектированного и смонтированного, полупроводникового лазерного диода должна полностью войти в зоны или "окна прозрачности" атмосферы земли. Именно при этих значениях длин волн (частотного диапазона) лазерный луч имеет наибольшую мощность, интенсивность, помехоустойчивость, надежность генерации и устойчивость инверсности цикла, а также стабильность основных технических характеристик, т.е. при оптимальном, допустимом значении мощности, в данном виде и классе лазеров имеется наибольшее значение КПД≈50-70%, что очень существенно. Иными словами полупроводниковые лазерные диоды следует выбирать, по мощности излучения луча, в которых имеются достаточно высокие значения КПД≈50-70%, значения по мощности и интенсивности, способам эффективного охлаждения активной среды - полупроводникового лазерного диода, так как именно в таких пределах обеспечивается качественная и надежная передача засекреченной информации как военного, стратегического, так и коммерческого плана, на расстоянии уверенного приема (передачи в дождь, снег, густой туман, в районе прямой видимости, составляющей порядка не более 1,5 км). Это при том, что видна только точка (в ИК-диапазоне) - пятно лазерной подцветки ∅=8-10 мм на светочувствительной матрице фотоприемного датчика, выполненного на основе фотоприемной матрицы на базе высокочувствительного фотодиода.Considering the above, a technical solution is proposed for using a semiconductor laser diode based on a modified ruby crystal Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 or gallium arsenide GaAs and gallium aluminum arsenide GaAlAs, using the technology of creating and mounting to the installation as a semiconductor laser diode, domestic or same foreign production. In this case, one of the prerequisites is that the wavelength of the structure of the designed and mounted semiconductor laser diode must completely enter the zones or “transparency windows” of the earth’s atmosphere. It is at these wavelengths (frequency range) that the laser beam has the highest power, intensity, noise immunity, generation reliability and inversion cycle stability, as well as the stability of the main technical characteristics, i.e. at the optimum, acceptable value of power, in this type and class of lasers there is the highest value of efficiency ≈50-70%, which is very significant. In other words, semiconductor laser diodes should be selected according to the radiation power of the beam, in which there are sufficiently high values of efficiency ≈50-70%, values in power and intensity, and methods of efficient cooling of the active medium - a semiconductor laser diode, since it is within such limits that the and reliable transmission of classified information, both military, strategic, and commercial, at a distance of reliable reception (transmission in rain, snow, heavy fog, in the area of direct visibility, composition yayuschey order of no more than 1.5 km). This is despite the fact that only a point is visible (in the infrared range) - a spot of the laser tint ∅ = 8-10 mm on the photosensitive sensor of a photodetector made on the basis of a photodetector matrix based on a highly sensitive photo diode.

Источником генерации лазерного луча является полупроводниковый лазерный диод, который с помощью блока АЦП-ЦАП управляет и регулирует выходные импульсы в режиме амплитудной модуляции (AM), с коэффициентом модуляции m=30-100% и фазо-частотной модуляции (FM). Чаще всего импульсы управления приемом-передачей закодированной информации в момент оптической связи осуществляются в мкс- и нсек-диапазонах времени (в исключительных случаях и в псек-диапазоне).The source of laser beam generation is a semiconductor laser diode, which, using the ADC-DAC unit, controls and regulates output pulses in the amplitude modulation (AM) mode, with a modulation coefficient of m = 30-100% and phase-frequency modulation (FM). Most often, the control pulses of the reception and transmission of encoded information at the time of optical communication are carried out in the microsecond and nanosecond time ranges (in exceptional cases and in the psec range).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является бортовое передающее устройство лазерной системы передачи информации, защищенной патентом RU 2365007 С1, кл. H01S 4/00, опубл. 20.08.2009 г., принятое за ближайший аналог (прототип).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is an airborne transmitter of a laser information transmission system protected by patent RU 2365007 C1, cl. H01S 4/00, publ. 08/20/2009, adopted for the closest analogue (prototype).

Бортовое передающее устройство лазерной системы передачи информации по прототипу содержит последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически связанные лазер-передатчик, оптическую систему формирования пучка и оптическую антенну информационного канала, последовательно расположенные на параллельной оптической оси и оптически связанные лазерный маяк, полупрозрачное зеркало и оптическую антенну канала маяка, а также детектор поиска и слежения и систему наведения оптических антенн, причем оптический вход детектора поиска и слежения через полупрозрачное зеркало связан с оптической антенной канала маяка, выход детектора поиска и слежения связан с электрическим входом системы наведения оптических антенн, а выходы системы наведения оптических антенн связаны с управляющими входами оптических антенн информационного канала и канала маяка, при этом дополнительно введены светоделитель, управляемый пространственный фильтр, фотодетектор и усилитель-преобразователь и используется управляемая оптическая система формирования пучка, при этом светоделитель устанавливается на оптической оси между полупрозрачным зеркалом и детектором поиска и слежения, с его помощью вход управляемого пространственного фильтра оптически связан через полупрозрачное зеркало с оптической антенной канала маяка, выход управляемого пространственного фильтра оптически связан с входом фотодетектора, выход фотодетектора через усилитель-преобразователь подключен к управляющему входу оптической системы формирования пучка, а управляющий вход пространственного фильтра связан с выходом детектора поиска и слежения. Техническим результатом изобретения является повышение качества связи при наличии ошибок наведения оптических антенн в условиях изменяющейся дальности связи.The on-board transmitter of the laser information transmission system according to the prototype comprises sequentially located on one optical axis and optically coupled laser transmitter, an optical beam forming system and an optical information channel antenna, sequentially located on a parallel optical axis and optically coupled laser beacon, translucent mirror and optical antenna the beacon channel, as well as a search and tracking detector and an optical antenna guidance system, the optical input of the detector being searched tracking and tracking through a semitransparent mirror is connected to the optical antenna of the beacon channel, the output of the search and tracking detector is connected to the electrical input of the optical antenna guidance system, and the outputs of the optical antenna guidance system are connected to the control inputs of the optical antennas of the information channel and the beacon channel, and a beam splitter is additionally introduced , a controlled spatial filter, a photodetector and an amplifier-converter, and a controlled optical system for beam formation is used, with a beam splitter mounted on the optical axis between the translucent mirror and the search and tracking detector, with its help the input of the controlled spatial filter is optically coupled through a semitransparent mirror to the optical antenna of the channel of the beacon, the output of the controlled spatial filter is optically connected with the input of the photodetector, the output of the photodetector through an amplifier converter is connected to the control the input of the optical system for beam formation, and the control input of the spatial filter is connected to the output of the search and tracking detector. The technical result of the invention is to improve the quality of communication in the presence of errors in the guidance of optical antennas in a changing communication range.

Недостатком данного устройства является технологическая сложность, большой вес и внешние габариты, относительно большое потребление затрачиваемой электроэнергии, высокая себестоимость сеансов лазерной связи, существенное затруднение в работе интенсивной облачности, различных осадков, загрязнений и повышенного уровня задымленности, плотных слоев атмосферы земли, различные газы, шквалистый ветер с хлопьями снега, дождями, различными физическими предметами, как метеориты и другие объекты космоса, а также крайне низкой степени засекречивания и конфиденциальности передачи и приема закодированной информации, поступающей как со стороны космических спутников, так и других летательных аппаратов.The disadvantage of this device is the technological complexity, the large weight and external dimensions, the relatively high consumption of consumed electricity, the high cost of laser communication sessions, a significant difficulty in the operation of intense cloud cover, various precipitation, pollution and increased smoke levels, dense layers of the earth’s atmosphere, various gases, squally wind with snow flakes, rains, various physical objects, like meteorites and other objects of space, as well as an extremely low degree of secrecy Ivan and confidentiality of the transmission and reception of encoded information received from both satellites and other aircraft.

В задачу изобретения положено создание передающего устройства на базе полупроводникового лазерного диода, в котором устранены указанные недостатки.The objective of the invention is the creation of a transmitting device based on a semiconductor laser diode, in which these disadvantages are eliminated.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение эффективности и надежности работы, при интенсивной облачности, различных видов осадков в виде снега, дождя, густого тумана и т.п., а также в повышении защищенности и скрытности передаваемой закодированной информации, в момент осуществления сеанса оптически-лазерной связи.The technical result from the use of the invention is to increase the efficiency and reliability of operation, with intense cloud cover, various types of precipitation in the form of snow, rain, thick fog, etc., as well as to increase the security and stealth of the transmitted encoded information at the time of the session laser communication.

Поставленная задача достигается тем, что переговорное устройство содержит компьютер, монитор, микрофон, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ, блок оконечного двухконтактного усилителя мощности, блок АЦП-ЦАП, конденсатор разделительный, коммутирующее устройство-ключ, переменный резистор регулировочный, источник постоянного напряжения, полупроводниковый лазерный диод, светочувствительный фотодатчик, блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве, блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн, при этом компьютер, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ, блок оконечного двухконтактного усилителя мощности, блок многоканального АЦП-ЦАП, конденсатор разделительный, коммутирующее устройство-ключ, переменный резистор регулировочный, источник постоянного напряжения, стабилизатор постоянного напряжения и полупроводниковый лазерный диод соединены последовательно друг с другом, компьютер параллельно соединен с монитором, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ параллельно соединен с микрофоном, лазерный диод содержит корпус, в котором на одной оптической оси установлены непрозрачный отражательный диск, двойная гетероструктура из полупроводниковых кристаллов арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия со сверхтонким средним слоем p-n-перехода между ними, оптический фильтр, фокусирующая линза, регулируемый коллиматор, узкое отверстие, в котором размещается выходная оптическая система на основе собирающей фокусирующей микролинзы, поглотитель и рассеиватель фотонов, двигающихся не по прямой оптической линии, нерегулируемый стационарный коллиматор, полупроводниковый лазерный диод запитан от положительной клеммы стабилизатора напряжения на анод, а его катод соединен прямым проводом со стоком коммутирующего устройства-ключа 8, отрицательная клемма стабилизатора напряжения соединена с входным проводом источника постоянного напряжения, выходной провод которого соединен с входным проводом переменного регулировочного резистора, выходной провод которого подсоединен к стоку коммутирующего устройства-ключа, светочувствительный фотодатчик установлен на одной оптической оси с лазерным диодом, блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн установлен между регулируемым коллиматором и блоком АЦП-ЦАП, причем между компьютером и блоком АЦП-ЦАП выполнена обратная связь для анализа и амплитудно-частотной коррекции выходных импульсов управления, между компьютером, монитором, микрофоном, блоком входного, трехкаскадного усилителя НЧ, блоком оконечного двухконтактного усилителя мощности, конденсатором разделительным, коммутирующим устройством-ключом, переменным регулировочным резистором, источником постоянного напряжения, стабилизатором постоянного напряжения и регулируемым коллиматором выполнена односторонняя связь по обмену данных и определения временной неработоспособности, утечки и потери информации по каждому из вышеперечисленных блоков через блок многоканального АЦП-ЦАП, а также между компьютером, регулируемым коллиматором, блоком оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве и блоком самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн выполнена постоянная двусторонняя связь по обмену данных через блок многоканального АЦП-ЦАП; блок входного трехкаскадного усилителя НЧ содержит входной предварительный усилитель видеосигналов, а также блок специального кодера цветного изображения; коммутирующее устройство-ключ выполнено на базе полевого транзистора VT1 отечественных марок 2П769А9 или 2П7229А (2П7229А5); переменный резистор регулировочный выполнен на базе потенциометра RP1 или постоянный, проволочный резистор типа "МЛТ-0,5", "МЛТ-0,25", для ограничения предельного значения питания коммутирующего устройства - полевого транзистора VT1 по току; источник постоянного напряжения (Ек.=1,5-3,0 В) выполнен по схеме стабилизатора напряжения или содержит 1-2 пальчиковые батарейки; стабилизатор постоянного напряжения (U_стаб.=+5±0,25 В) выполнен на базе интегральной микросхемы российского производства марки "К142ЕН5А", "К142ЕН8В" или "К1234ЕН3"; непрозрачный отражательный диск выполнен в форме параболического фокусирующего зеркала; оптический фильтр выполнен из полупрозрачного стекла; фокусирующая линза выполнена, например, из высококачественного стекла; светочувствительный фотодатчик выполнен в виде фотоприемной матрицы на базе высокочувствительного фотодиода марки "ФД256" или составного (трехкаскадного) фототранзистора вышеуказанных марок на основе "ФТ-K"; блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве выполнен на основе гироскопной технологии; блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн может быть выполнен, например, на основе прототипов переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК) американского "Stinger" марки "FIM-92", британского ПЗРК "Starstreak", шведского ПЗРК "RBS 70", французского ПЗРК "Mistral", китайских ПЗРК "QW-1" и "QW-2", российского ПЗРК "Игла-1" и российского ПЗРК «Верба».The task is achieved in that the intercom contains a computer, monitor, microphone, input three-stage amplifier block, low-power terminal block amplifier, ADC-DAC unit, isolation capacitor, switching device key, variable adjustment resistor, constant voltage source, laser semiconductor diode, photosensitive photosensor, optical stabilizer unit for precise guidance and horizontal-vertical position in space, homing unit and ud holding a civilian target by a laser beam in the infrared range of electromagnetic waves, with a computer, a block of an input three-stage bass amplifier, a block of a terminal two-pin power amplifier, a block of multi-channel ADC-DAC, an isolation capacitor, a switching key device, an adjustable control resistor, a source DC voltage, DC voltage stabilizer and a semiconductor laser diode are connected in series with each other, the computer is connected in parallel with the monitor, the input three of a woofer amplifier in parallel with a microphone, the laser diode contains a housing in which an opaque reflective disk, a double heterostructure of semiconductor crystals of gallium arsenide and aluminum-gallium arsenide with an ultrathin middle layer of the pn junction between them, an optical filter focusing are mounted a lens, an adjustable collimator, a narrow hole in which the output optical system based on a collecting focusing microlens, an absorber and a diffuser of photons, non-direct optical line, an unregulated stationary collimator, a semiconductor laser diode is powered from the positive terminal of the voltage regulator to the anode, and its cathode is connected by a direct wire to the drain of the switching device-key 8, the negative terminal of the voltage stabilizer is connected to the input wire of the constant voltage source, output the wire of which is connected to the input wire of a variable control resistor, the output wire of which is connected to the drain of the switching device a, the photosensitive photosensor is mounted on the same optical axis as the laser diode, the homing and retention unit of the civilian target on the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves is installed between the adjustable collimator and the ADC-DAC unit, and the opposite is performed between the computer and the ADC-DAC unit communication for analysis and amplitude-frequency correction of output control pulses between a computer, a monitor, a microphone, an input unit, a three-stage bass amplifier, a terminal block of a two-pin terminal power amplifier On the one hand, a one-way communication for data exchange and determination of temporary inoperability, leakage and loss of information for each of the above blocks through the multi-channel ADC-DAC block is made by a capacitor, a dividing, switching key device, a variable control resistor, a constant voltage regulator and an adjustable collimator as well as between a computer, an adjustable collimator, a precision optical stabilizer unit and horizontal-vertical For the position in space and the homing unit and holding the civilian target along the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves, there was a constant two-way communication for data exchange through the block of multi-channel ADC-DAC; the input block of the three-stage bass amplifier contains an input pre-amplifier of video signals, as well as a block of a special color image encoder; the switching key device is based on a VT1 field-effect transistor of domestic brands 2P769A9 or 2P7229A (2P7229A5); a variable adjustment resistor is made on the basis of a potentiometer RP1 or a constant, wire-wound resistor of the type "MLT-0.5", "MLT-0.25", to limit the power limit of the switching device - field-effect transistor VT1 current; DC voltage source (E k. = 1.5-3.0 V) is made according to the voltage stabilizer circuit or contains 1-2 finger batteries; DC voltage stabilizer ( U_stab. = + 5 ± 0.25 V) is made on the basis of an integrated microcircuit of Russian production of the brand "K142EN5A", "K142EN8V" or "K1234EN3"; the opaque reflective disk is made in the form of a parabolic focusing mirror; optical filter made of translucent glass; the focusing lens is made, for example, of high quality glass; the photosensitive photosensor is made in the form of a photodetector based on a highly sensitive photodiode of the brand "ФД256" or a composite (three-stage) phototransistor of the above brands based on "ФТ-K"; the optical stabilizer block of precise guidance and horizontal-vertical position in space is made on the basis of gyroscopic technology; homing and retention of civilian targets on the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves can be performed, for example, on the basis of prototypes of man-portable air defense systems (MANPADS) of the American "Stinger" brand "FIM-92", the British MANPADS "Starstreak" , the Swedish MANPADS "RBS 70", the French MANPADS "Mistral", the Chinese MANPADS "QW-1" and "QW-2", the Russian MANPADS "Igla-1" and the Russian MANPADS "Verba".

На фиг. 1 представлен график экспериментальной зависимости коэффициента пропускания (прохождения) поперечной электромагнитной волны в зонах - окнах прозрачности у разных газов в атмосфере земли для лазерного излучения и различных передатчиков в УФ, видимом, ИК и СВЧ-диапазонах.In FIG. Figure 1 shows a graph of the experimental dependence of the transmittance (transmission) of a transverse electromagnetic wave in zones — transparency windows of different gases in the earth’s atmosphere for laser radiation and various transmitters in the UV, visible, IR, and microwave ranges.

На фиг. 2 представлена блок-схема работы переговорного устройства.In FIG. 2 shows a block diagram of the operation of the intercom.

На фиг. 3 представлен принцип работы переговорного устройства, установленного непосредственно на военные самолеты ВКС РФ.In FIG. Figure 3 shows the principle of operation of an intercom installed directly on military aircraft of the Russian Aerospace Forces.

Конструктивно переговорное устройство на фиг. 2 и 3 содержит:Structurally, the intercom in FIG. 2 and 3 contains:

1 - компьютер (ЭВМ),1 - computer (computer),

2 - монитор,2 - monitor

3 - микрофон,3 - microphone

4 - блок входного, трехкаскадного усилителя НЧ,4 - block input, three-stage amplifier bass,

5 - блок оконечного двухконтактного усилителя мощности - блок-УМ,5 - block terminal two-pin power amplifier - block UM,

6 - блок многоканального АЦП-ЦАП,6 - block multi-channel ADC-DAC,

7 - конденсатор разделительный С1,7 - isolation capacitor C1,

8 - коммутирующее устройство-ключ VT1,8 - switching device key VT1,

9 - переменный регулировочный резистор,9 - variable control resistor,

10 - источник постоянного напряжения,10 is a constant voltage source,

11 - стабилизатор постоянного напряжения,11 - DC voltage stabilizer,

12 - корпус полупроводникового, лазерного диода,12 - housing semiconductor, laser diode,

13 - непрозрачный, отражательный диск,13 - opaque, reflective disk,

14 - верхняя гетероструктура на основе полупроводникового кристалла из арсенида галлия (GaAs),14 - upper heterostructure based on a semiconductor crystal of gallium arsenide (GaAs),

15 - нижняя гетероструктура на основе полупроводникового кристалла из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs),15 - lower heterostructure based on a semiconductor crystal of aluminum-gallium arsenide (AlGaAs),

16 - сверхтонкий средний слой p-n-перехода,16 - ultrathin middle layer of the pn junction,

17 - анод полупроводникового, лазерного диода,17 - the anode of a semiconductor laser diode,

18 - катод полупроводникового, лазерного диода,18 - cathode of a semiconductor laser diode,

19 - оптический фильтр (полупрозрачное стекло),19 - optical filter (translucent glass),

20 - фокусирующую линзу,20 is a focusing lens,

21 - регулируемый коллиматор, т.е. устройство, необходимое для собирания и фокусировки расходящихся лучей фотонов в узкий, параллельный главной, основной, оптической оси пучок фотонов,21 is an adjustable collimator, i.e. a device necessary for collecting and focusing the diverging rays of photons in a narrow, parallel to the main, main, optical axis, photon beam,

22 - узкое отверстие, в котором размещается выходная оптическая система на основе собирающей, фокусирующей микролинзы,22 - a narrow hole in which the output optical system is based on a collecting, focusing microlens,

23 - поглотитель и рассеиватель фотонов, двигающихся не по прямой, оптической линии,23 - absorber and diffuser of photons moving not in a straight, optical line,

24 - нерегулируемый, стационарный коллиматор,24 - unregulated, stationary collimator,

25 - монохроматический луч лазерного излучения,25 is a monochromatic laser beam,

26 - светящееся "видимое" пятно лазерной подсветки.26 - luminous "visible" spot of laser illumination.

27 - светочувствительный фотодатчик,27 - photosensitive photosensor,

28 - блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве,28 - block optical stabilizer precise guidance and horizontal-vertical position in space,

29 - блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн.29 - block homing and holding civilian targets on the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves.

Компьютер (ЭВМ) 1, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ 4, блок оконечного двухконтактного усилителя мощности (блок-УМ) 5, блок многоканального АЦП-ЦАП 6, конденсатор разделительный 7, коммутирующее устройство-ключ VT1 8, переменный резистор регулировочный 9, источник постоянного напряжения 10, стабилизатор постоянного напряжения 11 и лазерный диод VD1 соединены последовательно друг с другом.Computer (computer) 1, input three-stage amplifier block LF 4, terminal block two-pin power amplifier (block-PM) 5, block multi-channel ADC-DAC 6, isolation capacitor 7, switching device key VT1 8, variable adjustment resistor 9, constant source voltage 10, a constant voltage stabilizer 11 and a laser diode VD1 are connected in series with each other.

Компьютер (ЭВМ) 1 параллельно соединен с монитором 2.The computer (computer) 1 is connected in parallel with the monitor 2.

Блок входного трехкаскадного усилителя НЧ 4 параллельно соединен с микрофоном 3.The input block of the three-stage amplifier LF 4 is connected in parallel with the microphone 3.

Полупроводниковый лазерный диод VD1 содержит корпус 12, в котором на одной оптической оси установлены непрозрачный отражательный диск 13, двойная гетероструктура из полупроводниковых кристаллов арсенида галлия 14 и арсенида алюминия-галлия 15 со сверхтонким средним слоем p-n-перехода 16 между ними, оптический фильтр 19, фокусирующая линза 20, регулируемый коллиматор 21, узкое отверстие, в котором размещается выходная оптическая система на основе собирающей фокусирующей микролинзы 22, поглотитель и рассеиватель фотонов, двигающихся не по прямой оптической линии 23, нерегулируемый стационарный коллиматор 24.The semiconductor laser diode VD1 contains a housing 12 in which an opaque reflective disk 13, a double heterostructure of semiconductor crystals of gallium arsenide 14 and aluminum-gallium arsenide 15 with an ultrathin middle layer of the pn junction 16 between them are mounted, an optical filter 19 focusing a lens 20, an adjustable collimator 21, a narrow hole in which an output optical system based on a collecting focusing microlens 22 is placed, an absorber and a diffuser of photons moving not in a direct op line 23, unregulated stationary collimator 24.

Полупроводниковый лазерный диод запитан от положительной клеммы стабилизатора напряжения 11 на анод 17, а его катод 18 соединен прямым проводом со стоком коммутирующего устройства-ключа 8.The semiconductor laser diode is powered from the positive terminal of the voltage stabilizer 11 to the anode 17, and its cathode 18 is connected by a direct wire to the drain of the switching device key 8.

Отрицательная клемма стабилизатора напряжения 11 соединена с входным проводом источника постоянного напряжения 10, выходной провод которого соединен с входным проводом переменного регулировочного резистора 9, выходной провод которого подсоединен к стоку коммутирующего устройства-ключа 8, выполненного, например, на основе полевого транзистора.The negative terminal of the voltage stabilizer 11 is connected to the input wire of the constant voltage source 10, the output wire of which is connected to the input wire of a variable adjustment resistor 9, the output wire of which is connected to the drain of the switching device-key 8, made, for example, based on a field-effect transistor.

Светочувствительный фотодатчик 27 установлен на одной оптической оси с полупроводниковым лазерным диодом.The photosensitive photosensor 27 is mounted on the same optical axis as a semiconductor laser diode.

Блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн 29 установлен между регулируемым коллиматором 21 и блоком АЦП-ЦАП 6.The homing and retention of civilian targets on the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves 29 is installed between the adjustable collimator 21 and the ADC-DAC unit 6.

Между компьютером (ЭВМ) 1 и блоком АЦП-ЦАП 6 выполнена обратная связь для анализа и амплитудно-частотной коррекции выходных импульсов управления, позволяющая программному обеспечению оперативно регулировать тактовую частоту следования управляющих импульсов, поступающих из блока АЦП-ЦАП 6 на затвор коммутирующего устройства-ключа VT1 8.Between the computer (computer) 1 and the ADC-DAC unit 6, feedback has been made for analysis and amplitude-frequency correction of the output control pulses, which allows the software to quickly adjust the clock frequency of the control pulses coming from the ADC-DAC 6 block to the gate of the switching key device VT1 8.

Между компьютером (ЭВМ) 1, монитором 2, микрофоном 3, блоком входного, трехкаскадного усилителя НЧ 4, блоком оконечного двухконтактного усилителя мощности 5, конденсатором разделительным, коммутирующим устройством-ключом VT1 8, переменным, регулировочным резистором 9, источником постоянного напряжения 10, стабилизатором постоянного напряжения 11 и регулируемым коллиматором 21 выполнена односторонняя связь по обмену данных и определения временной неработоспособности, утечки и потери информации по каждому из вышеперечисленных блоков через блок многоканального АЦП-ЦАП 6.Between a computer (computer) 1, monitor 2, microphone 3, input, three-stage amplifier unit LF 4, terminal block of two-contact power amplifier 5, isolation capacitor, switching device-key VT1 8, variable, control resistor 9, constant voltage source 10, stabilizer DC voltage 11 and adjustable collimator 21 made one-way communication for data exchange and determination of temporary inoperability, leakage and loss of information for each of the above blocks through multichannel ADC-DAC 6.

Также между компьютером (ЭВМ) 1, регулируемым коллиматором 21, блоком оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве 28 и блоком самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн 29 выполнена постоянная двусторонняя связь по обмену данных, через блок многоканального АЦП-ЦАП 6.Also between the computer (computer) 1, an adjustable collimator 21, an optical stabilizer unit for precise guidance and horizontal-vertical position in space 28 and a homing unit and holding a civilian target on a laser beam in the infrared range of electromagnetic waves 29, a constant two-way exchange communication data through the block multi-channel ADC-DAC 6.

Блок входного трехкаскадного усилителя НЧ 4 может содержать входной, предварительный усилитель видеосигналов, а также блок специального кодера цветного изображения.The input block of the three-stage amplifier LF 4 may contain an input, preliminary amplifier of video signals, as well as a block of a special color image encoder.

Коммутирующее устройство-ключ 8 может быть выполнен на базе полевого транзистора VT1, например, отечественных марок 2П769А9 или 2П7229А (2П7229А5).The switching device key 8 can be performed on the basis of a field effect transistor VT1, for example, domestic brands 2P769A9 or 2P7229A (2P7229A5).

Переменный резистор регулировочный 9 может быть выполнен на базе потенциометра, для ограничения предельного значения питания коммутирующего устройства - полевого транзистора VT1 8 по току.The variable adjustment resistor 9 can be performed on the basis of a potentiometer, to limit the limit value of the power supply of the switching device - field transistor VT1 8 current.

Источник постоянного напряжения 10 (Ек.=1,5-3,0 В) выполнен по схеме стабилизатора напряжения или содержит 1-2 пальчиковые батарейки.The DC voltage source 10 (E k. = 1.5-3.0 V) is made according to the voltage stabilizer circuit or contains 1-2 finger batteries.

Стабилизатор постоянного напряжения (U_стаб.=+5±0,25 В) 11 выполнен, например, на базе интегральной микросхемы российского производства марки "К142ЕН5А", "К142ЕН8В" или "К1234ЕН3".The DC voltage stabilizer ( U_stab. = + 5 ± 0.25 V) 11 is made, for example, on the basis of an integrated microcircuit of Russian manufacture of the brand "K142EN5A", "K142EN8V" or "K1234EN3".

Непрозрачный отражательный диск 13 выполнен в форме параболического, фокусирующего зеркала.The opaque reflective disk 13 is made in the form of a parabolic, focusing mirror.

Оптический фильтр 19 выполнен из полупрозрачного стекла.The optical filter 19 is made of translucent glass.

Фокусирующая линза 20 выполнена, например, из высококачественного стекла. Светочувствительный фотодатчик 27 выполнен в виде фотоприемной матрицы на базе высокочувствительного фотодиода, например, марки "ФД256" или составного (трехкаскадного) фототранзистора, например, на основе "ФТ-К".The focusing lens 20 is made, for example, of high quality glass. The photosensitive photosensor 27 is made in the form of a photodetector based on a highly sensitive photodiode, for example, brand "ФД256" or a composite (three-stage) phototransistor, for example, based on "FT-K".

Предложено использование фотодиодов отечественной марки "ФД256" или трехкаскадного, составного фототранзистора, например, марок LTR 4206Е, ARDUINO зарубежных фирм: "Vishay", "Kingbright", "AvagoTechnologies" и др. или отечественных марок ФТ-1К гр.1, ФТ-1К гр.2, ФТ-1К-01, ФТ-1К-02, ФТ-2К гр. А, ФТ-2К гр.Б, спроектированного по схеме с ОЭ, у которого высокий коэффициент чувствительности (восприимчивости) и усиления входного светосигнала согласно формуле (6):The use of photodiodes of the domestic brand "ФД256" or a three-stage, composite phototransistor, for example, of the brands LTR 4206Е, ARDUINO of foreign companies: "Vishay", "Kingbright", "AvagoTechnologies", etc. or domestic brands FT-1K gr. 1, FT- 1K gr. 2, FT-1K-01, FT-1K-02, FT-2K gr. A, FT-2K gr. B, designed according to the scheme with OE, which has a high coefficient of sensitivity (susceptibility) and amplification of the input light signal according to the formula (6):

Figure 00000025
Figure 00000025

Блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве 28 выполнен на основе гироскопной технологии.The optical stabilizer block accurate guidance and horizontal-vertical position in space 28 is made on the basis of gyroscopic technology.

Блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн 29 может быть выполнен, например, на основе системы (головки) самонаведения прототипов переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК) американского "Stinger" марки "FIM-92", британского ПЗРК "Starstreak", шведского ПЗРК "RBS 70", французского ПЗРК "Mistral", китайских ПЗРК "QW-1" и "QW-2", российского ПЗРК "Игла-1" и новейшего, российского ПЗРК «Верба».A homing unit and holding a civilian target on a laser beam in the infrared range of electromagnetic waves 29 can be performed, for example, on the basis of a homing system (head) for prototypes of man-portable air defense systems (MANPADS) of the American "FIM-92" brand , the British Starstreak MANPADS, the Swedish RBS 70 MANPADS, the Mistral French MANPADS, the QW-1 and QW-2 Chinese MANPADS, the Igla-1 MANPADS, and the latest, Russian Verba MANPADS.

Предлагаемое переговорное устройство работает следующим образом.The proposed intercom works as follows.

Сеанс связи в режиме «радиомолчания» и передачи закодированной информации и/или сообщения осуществляют в условиях только прямой, электромагнитной связи, в невидимой части спектра поперечных электромагнитных волн (чаще всего в ИК-диапазоне). За редким исключением возможен ультрафиолетовый (УФ)-диапазон, который не применим в среде озонового слоя атмосферы Земли, из-за сильного поглощения волн средой озона. Информационный сигнал может быть закодирован программой, состоящей как основным программным обеспечением в программном комплексе радиомолчания "Луч", организационно собранного из компьютера (ЭВМ) 1 и монитора 2, специальным военным кодером-шифровальщиком и передаваться в блок входного, трехкаскадного усилителя НЧ 4, в котором также может быть в наличии входной, предварительный усилитель видеосигналов, а также блок специального кодера цветного изображения. Следует иметь в виду, что сами военные летчики, члены экипажей авиагрупп и эскадрилий, моряки и подводники вправе передавать свою отдельную информацию в виде НЧ-радиосигнала через обычный микрофон 3 (для случая заражения вирусом программного обеспечения, зависания или непредвиденного сбоя в автоматическом режиме и экстренного перевода программного комплекса "Луч" в ручной режим работы), который также передается в блок специального кодера-шифровальщика военно-секретной информации, располагающегося в блоке предварительного входного усилителя НЧ 4. Далее радиосигнал из блока предварительного входного усилителя НЧ 4 передается окончательно в блок оконечного двухтактного усилителя мощности (блок-УМ) 5, где он усиленный, как аналоговый сигнал, до своего максимально-номинального значения поступает в многоканальный блок АЦП-ЦАП 6, для преобразования последнего в цифровой формат, необходимого для формирования импульсов управления и последующую их передачу, через разделительный конденсатор 7, на управляющий электрод - затвор коммутирующего устройства-ключа 8, выполненного, например, на основе полевого транзистора VT1. Между блоком многоканального АЦП-ЦАП 6 и ЭВМ-компьютером 1 выполнена обратная связь (ОС) для анализа и амплитудно-частотной коррекции выходных импульсов управления, позволяющая программному обеспечению "Луч" оперативно регулировать тактовую частоту следования управляющих импульсов, поступающих из многоканального блока АЦП-ЦАП 6 на затвор коммутирующего устройства-ключа 8. Переменный, регулировочный резистор 9, выполненный, например, на базе стандартного потенциометра, ограничивает предельное значение питания коммутирующего устройства - ключа VT1 8 по току. Общее напряжение питания производят от источника постоянного напряжения 10, например, от бортового источника постоянного напряжения самолета или корабля Uборт. сети=27 В, через понижающий трансформатор или автотрансформатор. Анализ и постоянный контроль нормальной работы и номинального функционирования основных узлов и блоков, входящих в переговорное устройство, предусматривается за счет взаимной обратной связи основных блоков (ОС3, ОС5, ОС7, OC8, ОС10, ОС11 и ОС21) с программным обеспечением "Луч", компьютером (ЭВМ) 1 и монитором 2, через блок многоканального АЦП-ЦАП 6.A communication session in the "radio silence" mode and the transmission of encoded information and / or message is carried out under conditions of only direct, electromagnetic communication, in the invisible part of the spectrum of transverse electromagnetic waves (most often in the infrared range). With rare exceptions, the ultraviolet (UV) range is possible, which is not applicable in the ozone layer of the Earth’s atmosphere, due to the strong absorption of waves by the ozone medium. The information signal can be encoded by a program consisting of basic software in the Luch radio silence software package, organizationally assembled from a computer (computer) 1 and monitor 2, by a special military encryption encoder and transmitted to the input unit of a three-stage low-frequency amplifier 4, in which an input, pre-amplifier of video signals, as well as a unit for a special color image encoder may also be available. It should be borne in mind that military pilots themselves, crew members of air groups and squadrons, sailors and submariners are entitled to transmit their individual information in the form of an LF radio signal through a regular microphone 3 (for cases of virus infection, software freezes or unexpected malfunctions in automatic mode and emergency transferring the Luch software package to manual operation), which is also transmitted to a block of a special coder-encoder of military-secret information located in the preliminary input unit LF 4. Next, the radio signal from the block of the preliminary input amplifier LF 4 is finally transmitted to the block of the terminal push-pull power amplifier (block-UM) 5, where it is amplified as an analog signal and reaches its maximum nominal value in the multi-channel block ADC-DAC 6 , to convert the latter to the digital format necessary for the formation of control pulses and their subsequent transmission, through an isolation capacitor 7, to a control electrode, a gate of a switching device key 8, made, for example Imer, based on the field effect transistor VT1. Feedback (OS) between the multichannel ADC-DAC 6 unit and the computer 1 has been performed for analysis and amplitude-frequency correction of the output control pulses, which allows the Luch software to quickly adjust the clock frequency of the control pulses coming from the multichannel ADC-DAC unit 6 to the gate of the switching device key 8. A variable, adjustment resistor 9, made, for example, based on a standard potentiometer, limits the power limit value of the switching device - key VT1 8 current. The total voltage produced by DC voltage source 10, for example from an onboard aircraft DC voltage or U board ship. mains = 27 V, through a step-down transformer or autotransformer. Analysis and constant monitoring of the normal operation and nominal functioning of the main units and units included in the intercom is provided due to the mutual feedback of the main units (OS 3 , OS 5 , OS 7 , OC 8 , OS 10 , OS 11 and OS 21 ) with software "Ray", a computer (computer) 1 and a monitor 2, through the block multi-channel ADC-DAC 6.

В корпусе полупроводникового лазерного диода 12 устанавливают слева непрозрачный отражательный диск 13, к которому справа монтируют верхнюю гетероструктуру на основе полупроводникового кристалла из арсенида галлия (GaAs) 14 и нижнюю гетероструктуру на основе полупроводникового кристалла из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) 15. Между верхней 14 и нижней 15 гетероструктурами, каждая состоящая из отдельного, полупроводникового кристалла, расположена (образована) промежуточная зона, состоящая из сверхтонкого, среднего слоя p-n-перехода 16 лазерного диода. Анод 17 и катод 18 полупроводникового, лазерного диода, располагаются соответственно на верхней 14 и нижней 15 полупроводниковыми гетероструктурами. В едином корпусе полупроводникового лазерного диода размещают выходную оптическую систему на основе оптического фильтра (полупрозрачного стекла) 19, собирающей, фокусирующей линзы 20, а также регулируемого коллиматора 21 (т.е. устройства, необходимого для собирания и фокусировки расходящихся лучей фотонов в узкий, параллельный главной, основной, оптической оси, пучок фотонов), узкое отверстие, в котором размещается выходная оптическая система на основе собирающей фокусирующей микролинзы 22, поглотитель и рассеиватель фотонов, двигающихся не по прямой оптической линии 23, нерегулируемый, стационарный коллиматор 24, через который испускается в открытое, окружающее пространство монохроматический, когерентный луч лазерного излучения 25. Лазерный, когерентный, узконаправленный пучок фотонов имеет длину волны, близкую к так называемым зонам или "окнам прозрачности" в плотных слоях атмосферы, например λв=955 нм, который не видим человеческому глазу и может быть обнаружен только с помощью специальной радиотехнической аппаратуры связи и точной нелинейной оптики. Частота этого лазерного излучения с закодированным секретным сообщением синхронизирована с тактовой частотой следования управляющих импульсов, поступающих на затвор коммутирующего устройства-ключа VT1 8 из блока АЦП-ЦАП 6. Интенсивность, инверсность, мощность и сила лазерного излучения сильно зависят от диапазона рабочих частот входного сигнала. Для быстродействия и уменьшения времени задержки фронтов импульсов, современные фототранзисторы чаще всего изготавливаются на основе диодов Шотки. Монохроматический, когерентный луч лазерного излучения 25 доносит зашифрованную секретную информацию от лазерного передатчика до своего аббонента в виде пульсирующих вспышек, которые регистрируются в форме светящегося в ИК-диапазоне, видимого пятна лазерной подцветки 26, находящегося на поверхности светочувствительного фотодатчика 27, выполненного, например, в виде фотоприемной матрицы, на базе высокочувствительного фотодиода или составного (трехкаскадного) фототранзистора.In the casing of the semiconductor laser diode 12, an opaque reflective disk 13 is mounted on the left, to which a top heterostructure based on a semiconductor crystal made of gallium arsenide (GaAs) 14 and a lower heterostructure based on a semiconductor crystal made of aluminum-gallium arsenide (AlGaAs) 15 are mounted on the right. Between the top 14 and lower 15 heterostructures, each consisting of a separate, semiconductor crystal, an intermediate zone is located (formed), consisting of an ultrathin, middle layer of the pn junction 16 of the laser Yes. The anode 17 and the cathode 18 of the semiconductor, laser diode, are located respectively on the upper 14 and lower 15 semiconductor heterostructures. An output optical system based on an optical filter (translucent glass) 19, a collecting, focusing lens 20, and an adjustable collimator 21 (i.e., a device necessary for collecting and focusing diverging photon rays into a narrow, parallel one) is placed in a single semiconductor laser diode housing; main, main, optical axis, photon beam), a narrow hole in which an output optical system based on a collecting focusing microlens 22, an absorber and diffuser of photons moving at e along a straight optical line 23, an unregulated, stationary collimator 24 through which a monochromatic, coherent laser beam is emitted into an open surrounding space 25. A laser, coherent, narrowly focused beam of photons has a wavelength close to the so-called zones or “transparency windows” in the lower atmosphere, for example a λ = 955 nm, which is not visible to the human eye and can be detected only by using a special radio communications equipment and accurate nonlinear optics. The frequency of this laser radiation with an encoded secret message is synchronized with the clock frequency of the control pulses supplied to the gate of the switching key device VT1 8 from the ADC-DAC unit 6. The intensity, inversion, power and strength of the laser radiation strongly depend on the operating frequency range of the input signal. To speed up and reduce the delay time of pulse fronts, modern phototransistors are most often made based on Schottky diodes. A monochromatic, coherent laser beam 25 brings the encrypted secret information from the laser transmitter to its subscriber in the form of pulsating flashes that are recorded in the form of a luminous in the infrared range, a visible spot of the laser tint 26, located on the surface of the photosensitive photosensor 27, made, for example, in as a photodetector matrix, based on a highly sensitive photodiode or a composite (three-stage) phototransistor.

Блок АЦП-ЦАП 6 является многоканальным преобразователем и "переводчиком" (translator) поступающих сигналов из аналогового формата в цифровой и обратно, с последующей передачей в компьютер (ЭВМ) 1, где программы по обработке входных данных, в цифровом формате, ПО (программное обеспечение) "Луч", производят анализ, сравнение и амплитудно-частотную коррекцию импульсов управления для последующей передачи необходимых команд в третий канал между блоком оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве 28 лазерного передатчика и приемником информации - абонентом связи (фиг. 2).The ADC-DAC 6 unit is a multi-channel converter and translator of incoming signals from analog format to digital and vice versa, followed by transmission to a computer (computer) 1, where the programs for processing input data are in digital format, software (software ) "Ray", analyze, compare and amplitude-frequency correction of control pulses for the subsequent transfer of the necessary commands to the third channel between the optical stabilizer block accurate guidance and horizontal-vertical position in space e 28 of the laser transmitter and receiver of information - the subscriber connection (Fig 2.).

Аналоговый сигнал поступает из оптического датчика регулируемого коллиматора 21 в блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн 29 и одновременно получает команды внешней системы обнаружения и целеуказания, коррекции с помощью управляющих импульсов, поступающих из блока АЦП-ЦАП 6. Из-за сильного поглощения электромагнитных волн в озоновом слое атмосферы земли и большой вероятности случайного облучения и поражения кожных покровов, лицевой части и головы летных экипажей применение блока самонаведения и удержания цели по лазерному лучу в УФ-диапазоне электромагнитных волн 29 крайне не желательно!The analog signal comes from the optical sensor of the adjustable collimator 21 to the homing unit and holding the civilian target by the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves 29 and at the same time receives commands from an external detection and targeting system, correction using control pulses from the ADC-DAC unit 6. Due to the strong absorption of electromagnetic waves in the ozone layer of the earth’s atmosphere and the high probability of accidental exposure and damage to the skin, face and head of flight crews during enenie block homing and retention objectives of the laser beam in the UV range of the electromagnetic waves 29 is not highly desirable!

Следует помнить, что полупроводниковый лазерный диод VD1 последовательно запитывают от положительной клеммы питающего источника постоянного напряжения 10 "+" через стабилизатор 11 на анод 17, а его катод 18 - отрицательная клемма "-" подсоединяется к истоку полевого транзистора VT1, представляющего коммутирующее устройство 8. Такой тип подачи напряжения на полупроводниковый лазерный диод называется прямым (положительным) смещением. Если же поменять местами полярность рабочего напряжения, то полупроводниковый лазерный диод 12 будет запертым, так как для перехода через узкую запрещенную зону ΔW необходимо затратить большую энергию, чтобы преодолеть возросший потенциальный барьер в самой структуре p-n-перехода 16 полупроводникового лазерного диода. Таким образом, узкая запрещенная зона ΔW по своей величине начинает резко увеличиваться и становиться соизмеримой с двумя (верхней 14 и нижней 15), более широкими запрещенными зонами. Такая форма подачи рабочего напряжения считается обратным (отрицательным) смещением. Таким образом оно будет запирающим для большинства современных полупроводниковых лазерных диодов, основанных на перспективной технологии двойной гетероструктуры.It should be remembered that the semiconductor laser diode VD1 is sequentially supplied from the positive terminal of the supplying DC voltage source 10 "+" through the stabilizer 11 to the anode 17, and its cathode 18 is the negative terminal "-" is connected to the source of the field-effect transistor VT1, representing the switching device 8. This type of voltage supply to a semiconductor laser diode is called direct (positive) bias. If the polarity of the operating voltage is reversed, then the semiconductor laser diode 12 will be locked, since it is necessary to expend a lot of energy to pass through the narrow forbidden zone ΔW in order to overcome the increased potential barrier in the structure of the pn junction 16 of the semiconductor laser diode. Thus, the narrow forbidden zone ΔW in size begins to increase sharply and becomes comparable with two (upper 14 and lower 15), wider forbidden zones. This form of supply of the operating voltage is considered a reverse (negative) bias. Thus, it will be blocking for most modern semiconductor laser diodes based on promising technology of double heterostructure.

Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, что область сосуществования электронов и дырок («активная область») заключена в сверхтонком, среднем слое 16. Предположительно это означает, что большая концентрация электронно-дырочных пар будет давать основной вклад в усиление коэффициента инжекции (лазерного излучения) фотонов, в виду того, что меньшее количество их останется на периферии, в области с низким усилением. Дополнительно, свет будет также отражаться от самих гетеропереходов, то есть лазерное излучение будет целиком заключено в области с максимально эффективным коэффициентом усиления. Таким образом, свет как бы будет зажат между двумя тесными и относительно длинными, полупроводниковыми стенками-структурами 14 и 15 сверхтонкого слоя p-n-перехода 16 полупроводникового лазерного диода, находясь таким образом и многократно переотражаясь в оптическом волноводе. Толщина этого полупроводникового слоя, т.е. ширина узкой запрещенной зоны 16 обычно равняется порядка от нескольких микрон до единиц ангстрем.The advantage of lasers with a double heterostructure is that the region of the coexistence of electrons and holes (the “active region”) is enclosed in an ultrathin, middle layer 16. Presumably this means that a large concentration of electron-hole pairs will make the main contribution to the enhancement of the injection coefficient (laser radiation) of photons, since a smaller number of them will remain at the periphery, in the low-gain region. Additionally, light will also be reflected from the heterojunctions themselves, that is, the laser radiation will be entirely enclosed in the region with the most effective gain. Thus, the light will be squeezed between two close and relatively long, semiconductor walls-structures 14 and 15 of the ultrathin layer of the pn junction 16 of the semiconductor laser diode, being thus and repeatedly reflected in the optical waveguide. The thickness of this semiconductor layer, i.e. the narrow band gap 16 is typically of the order of a few microns to angstroms.

Напротив, в так называемых квантовых стабилитронах, основанных на технологии двойной гетероструктуры, основным рабочим напряжением смещения будет как раз обратное (отрицательное) смещение, так как основным, рабочим участком квантового стабилитрона на вольтамперной характеристике (ВАХ) считается ее отрицательная ветвь.On the contrary, in the so-called quantum zener diodes based on the double heterostructure technology, the main working bias voltage will be just the reverse (negative) bias, since the main, working section of the quantum zener diode on the current-voltage characteristic (CVC) is its negative branch.

В итоге всей этой манипуляции, полупроводниковый лазерный диод 12 начинает мигать и излучать мощными импульсными вспышками в такт задающей тактовой частоте управляющих импульсов, поступающих из блока многоканального АЦП-ЦАП 6.As a result of all this manipulation, the semiconductor laser diode 12 begins to flash and emit powerful pulsed flashes to the clock setting the clock frequency of the control pulses coming from the block of multi-channel ADC-DAC 6.

В предлагаемом переговорном устройстве возможно использование трех лазерных каналов связи в ближней зоне ИК-диапазона электромагнитных волн:In the proposed intercom, it is possible to use three laser communication channels in the near zone of the infrared range of electromagnetic waves:

1) канал передачи закодированной информации посредством лазерного луча, от первого источника-передатчика ко второму приемнику;1) a channel for transmitting encoded information by means of a laser beam from a first transmitter source to a second receiver;

2) канал приема закодированной информации, поступающей с приемом лазерного луча, от второго источника-передатчика к первому приемнику;2) a channel for receiving encoded information from a laser beam from a second transmitter source to a first receiver;

3) независимый, автономный канал оптической юстировки, точного наведения и соосности двух лазерных систем, для постоянного обмена информации, в виде коротких импульсов, подтверждающих точные координаты взаимного расположения абонентов в пространстве, а также определение по системе кодирования и зашифрованного пароля "свой - чужой" вражеского самолета, беспилотного летательного аппарата или иного воздушного судна, в отечественном воздушном пространстве.3) an independent, autonomous channel of optical alignment, precise guidance and alignment of two laser systems, for a constant exchange of information, in the form of short pulses confirming the exact coordinates of the mutual arrangement of subscribers in space, as well as the determination of the “friend or foe” by the encoding system and the encrypted password enemy aircraft, unmanned aerial vehicle or other aircraft in the domestic airspace.

На самолетах, вертолетах, кораблях и подводных судах стабилизатор точного горизонтального и вертикального положения в пространстве 28 устанавливают на одной балансирующейся плоскости, например на боковой обшивке корпуса самолета или корабля, с остальными узлами переговорного устройства - полупроводниковым лазерным диодом 12 и светочувствительным фотодатчиком 27 (фиг. 3). Все три вышеупомянутых узла рассредотачивают друг относительно друга на некотором расстоянии. В стационарном варианте устанавливают все три узла в одном месте, в одном корпусе. В мобильном варианте, из-за вибрации и небольшой несоосности на момент фокусировки и юстировки лазерных лучей, их устанавливают в разных местах корпуса самолета или корабля.On airplanes, helicopters, ships and submarines, the stabilizer of the exact horizontal and vertical position in space 28 is installed on one balancing plane, for example, on the side skin of an airplane or ship, with the rest of the intercom units - a semiconductor laser diode 12 and a photosensitive photosensor 27 (Fig. 3). All three of the above nodes disperse relative to each other at a certain distance. In the stationary version, all three nodes are installed in one place, in one building. In the mobile version, due to vibration and slight misalignment at the time of focusing and aligning the laser beams, they are installed in different places of the aircraft or ship.

Между блоком оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве 28 самолета или корабля, выполненного на основе гироскопной технологии, компьютером (ЭВМ) 1 с программным обеспечением - управляющим комплексом "Луч" и монитором 2 выполнена постоянно действующая связь, путем преобразования аналогового сигнала в цифровой формат и обратно, через интерфейсный тип соединений. Компьютер (ЭВМ) 1, с активным применением управляющего комплекса "Луч" и монитора, осуществляет постоянный мониторинговый контроль и визуальную коррекцию поступающей видео- и аудиоинформации в форме потока закодированных импульсов, с определенной последовательностью, амплитудой и частотой следования. При таких условиях оптическая связь наиболее эффективна, качественна и надежна, без существенных искажений и затуханий, т.е. монохроматический, когерентный луч 25 полупроводникового лазерного диода 12 точно попадает на светопоглощающую поверхность и зачерненные специальные стекла светочувствительного фотодатчика 27 с достаточно высокими показателями степени черноты и крайне низкой возможностью отражения лазерного луча обратно, в окружающее пространство. При этом свечение и подцветка траектории движения лазерного луча от источника (полупроводникового лазерного диода 12) до фотоприемной матрицы светочувствительного фотодатчика 27, выполненного, например, на базе высокочувствительного, составного фототранзистора не подсвечиваются в воздушном и в водном пространствах.Between the optical stabilizer block of precise guidance and horizontal-vertical position in space 28 of an airplane or ship, made on the basis of gyroscopic technology, a computer (computer) 1 with software - control complex "Luch" and monitor 2 made a permanent connection by converting an analog signal in digital format and vice versa, through the interface type of connections. A computer (computer) 1, with the active use of the Luch control complex and a monitor, carries out continuous monitoring and visual correction of incoming video and audio information in the form of a stream of encoded pulses, with a specific sequence, amplitude and repetition rate. Under such conditions, optical communication is most effective, high-quality and reliable, without significant distortion and attenuation, i.e. the monochromatic, coherent beam 25 of the semiconductor laser diode 12 precisely hits the light-absorbing surface and blackened special glasses of the photosensitive photosensor 27 with sufficiently high blacks and an extremely low possibility of reflecting the laser beam back into the surrounding space. In this case, the luminescence and coloring of the trajectory of the laser beam from the source (semiconductor laser diode 12) to the photodetector array of the photosensitive photosensor 27, made, for example, on the basis of a highly sensitive, composite phototransistor are not illuminated in air and in water.

Таким образом, использование в переговорном устройстве полупроводникового лазерного диода 12, генерирующего лазерный, когерентный, узконаправленный луч с длиной волны λв =955 нм, близкой к так называемым зонам или "окнам прозрачности" в плотных слоях атмосферы, который не видим человеческому глазу и может быть обнаружен только с помощью специальной радиотехнической аппаратуры связи и точной нелинейной оптики, а также наличие блока оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве способствует повышению эффективности и надежности работы переговорного устройства при интенсивной облачности, различных видах осадков в виде снега, дождя, густого тумана и т.п., а также обеспечивает повышение защищенности и скрытности передаваемой закодированной информации, в момент осуществления сеанса оптически-лазерной связи.Thus, the use in the intercom of a semiconductor laser diode 12 that generates a laser, coherent, narrow beam with a wavelength λ in = 955 nm, close to the so-called zones or "transparency windows" in dense layers of the atmosphere, which is not visible to the human eye and can be detected only using special radio communication equipment and accurate nonlinear optics, as well as the presence of an optical stabilizer block for precise guidance and horizontal-vertical position in space It increases the efficiency and reliability of the intercom during intense cloud cover, various types of precipitation in the form of snow, rain, thick fog, etc., and also provides increased security and secrecy of the transmitted encoded information at the time of the optical-laser communication session.

Claims (12)

1. Переговорное устройство содержит компьютер, монитор, микрофон, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ, блок оконечного двухконтактного усилителя мощности, блок АЦП-ЦАП, конденсатор разделительный, коммутирующее устройство-ключ, переменный резистор регулировочный, источник постоянного напряжения, полупроводниковый лазерный диод, светочувствительный фотодатчик, блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве, блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн, при этом компьютер, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ, блок оконечного двухконтактного усилителя мощности, блок многоканального АЦП-ЦАП, конденсатор разделительный, коммутирующее устройство-ключ, переменный резистор регулировочный, источник постоянного напряжения, стабилизатор постоянного напряжения и полупроводниковый лазерный диод соединены последовательно друг с другом, компьютер параллельно соединен с монитором, блок входного трехкаскадного усилителя НЧ параллельно соединен с микрофоном, полупроводниковый лазерный диод содержит корпус, в котором на одной оптической оси установлены непрозрачный отражательный диск, двойная гетероструктура из полупроводниковых кристаллов арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия со сверхтонким средним слоем p-n-перехода между ними, оптический фильтр, фокусирующая линза, регулируемый коллиматор, узкое отверстие, в котором размещается выходная оптическая система на основе собирающей фокусирующей микролинзы, поглотитель и рассеиватель фотонов, двигающихся не по прямой оптической линии, нерегулируемый стационарный коллиматор, полупроводниковый лазерный диод запитан от положительной клеммы стабилизатора напряжения на анод, а его катод соединен прямым проводом со стоком коммутирующего устройства-ключа, отрицательная клемма стабилизатора напряжения соединена с входным проводом источника постоянного напряжения, выходной провод которого соединен с входным проводом переменного регулировочного резистора, выходной провод которого подсоединен к стоку коммутирующего устройства-ключа, светочувствительный фотодатчик установлен на одной оптической оси с полупроводниковым лазерным диодом, блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн установлен между регулируемым коллиматором и блоком АЦП-ЦАП, причем между компьютером и блоком АЦП-ЦАП выполнена обратная связь для анализа и амплитудно-частотной коррекции выходных импульсов управления, между компьютером, монитором, микрофоном, блоком входного, трехкаскадного усилителя НЧ, блоком оконечного, двухконтактного усилителя мощности, конденсатором разделительным, коммутирующим устройством-ключом, переменным регулировочным резистором, источником постоянного напряжения, стабилизатором постоянного напряжения и регулируемым коллиматором выполнена односторонняя связь по обмену данных и определения временной неработоспособности, утечки и потери информации по каждому из вышеперечисленных блоков через блок многоканального АЦП-ЦАП, а также между компьютером, регулируемым коллиматором, блоком оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве и блоком самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн выполнена постоянная двусторонняя связь по обмену данных через блок многоканального АЦП-ЦАП.1. The intercom contains a computer, a monitor, a microphone, an input three-stage amplifier block, a terminal block of a two-pin power amplifier, an ADC-DAC unit, an isolation capacitor, a switching key device, an adjustable control resistor, a constant voltage source, a semiconductor laser diode, a photosensitive photosensor , block optical stabilizer precise guidance and horizontal vertical position in space, block homing and holding civilian targets in the hole a single beam in the infrared range of electromagnetic waves, with a computer, an input three-stage input amplifier block, a terminal two-pin power amplifier block, a multi-channel ADC-DAC unit, an isolation capacitor, a switching key device, an adjustable control resistor, a constant voltage source, a constant voltage regulator and a semiconductor laser diode are connected in series with each other, the computer is connected in parallel with the monitor, the input unit of the three-stage bass amplifier in parallel with inen with a microphone, a semiconductor laser diode contains a housing in which an opaque reflective disk, a double heterostructure of semiconductor crystals of gallium arsenide and aluminum-gallium arsenide with an ultrathin middle layer of the pn junction between them, an optical filter, a focusing lens, adjustable a collimator, a narrow hole in which an output optical system based on a collecting focusing microlens is located, an absorber and a diffuser of photons moving in a non-straight line optical line, unregulated stationary collimator, a semiconductor laser diode is powered from the positive terminal of the voltage regulator to the anode, and its cathode is connected by a direct wire to the drain of the switching key device, the negative terminal of the voltage stabilizer is connected to the input wire of a constant voltage source, the output wire of which is connected to the input the wire of a variable adjustment resistor, the output wire of which is connected to the drain of the switching key device, is photosensitive The second photosensor is mounted on the same optical axis as a semiconductor laser diode, the homing and retention unit of the civilian target on the laser beam in the infrared range of electromagnetic waves is installed between the adjustable collimator and the ADC-DAC unit, and feedback is made between the computer and the ADC-DAC unit for analysis and amplitude-frequency correction of output control pulses, between a computer, a monitor, a microphone, an input block, a three-stage bass amplifier, a terminal block, a two-pin power amplifier unidirectional communication was performed on the exchange of data and determination of temporary inoperability, leakage and loss of information for each of the above blocks through the multi-channel ADC-DAC block, by a capacitor, a dividing, switching device-key, a variable control resistor, a constant voltage regulator and an adjustable collimator as well as between a computer, an adjustable collimator, a precision optical stabilizer unit and horizontal-vertical Nogo position in space and block homing and retention military civil target by laser beam in the infrared range of electromagnetic waves is made constant two-way communication through data exchange unit multichannel ADC-DAC. 2. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок входного трехкаскадного усилителя НЧ содержит входной предварительный усилитель видеосигналов, а также блок специального кодера цветного изображения.2. The intercom according to claim 1, characterized in that the unit of the input three-stage bass amplifier contains an input pre-amplifier of video signals, as well as a unit of a special color image encoder. 3. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что коммутирующее устройство-ключ выполнено на базе полевого транзистора VT1 отечественных марок 2П769А9 или 2П7229А (2П7229А5).3. The intercom according to claim 1, characterized in that the switch-key device is made on the basis of a field transistor VT1 of domestic brands 2P769A9 or 2P7229A (2P7229A5). 4. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что переменный резистор регулировочный выполнен на базе потенциометра для ограничения предельного значения питания коммутирующего устройства - полевого транзистора VT1 по току.4. The intercom according to claim 1, characterized in that the adjustment resistor is made on the basis of a potentiometer to limit the power limit of the switching device - field-effect transistor VT1 current. 5. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник постоянного напряжения (Ек.=1,5-3,0 В) выполнен по схеме стабилизатора напряжения или содержит 1-2 пальчиковые батарейки.5. The intercom device according to claim. 1, characterized in that the constant voltage source (E k. = 1.5-3.0 V) is formed on the circuit comprises a voltage stabilizer or 1-2 penlight batteries. 6. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что стабилизатор постоянного напряжения (U_стаб.=+5±0,25 В) выполнен на базе интегральной микросхемы российского производства марки "К142ЕН5А", "К142ЕН8В", или "К1234ЕН3".6. The intercom device according to claim. 1, characterized in that the stabilizer is a constant voltage (U_ stub. = + 5 ± 0,25 V) is executed on the basis of an integrated circuit Russian manufacture mark "K142EN5A""K142EN8V" or "K1234EN3". 7. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что непрозрачный отражательный диск выполнен в форме параболического фокусирующего зеркала.7. The intercom according to claim 1, characterized in that the opaque reflective disk is made in the form of a parabolic focusing mirror. 8. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптический фильтр выполнен из полупрозрачного стекла.8. The intercom according to claim 1, characterized in that the optical filter is made of translucent glass. 9. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена, например, из высококачественного стекла.9. The intercom according to claim 1, characterized in that the focusing lens is made, for example, of high quality glass. 10. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что светочувствительный фотодатчик выполнен в виде фотоприемной матрицы на базе высокочувствительного фотодиода марки "ФД256" или составного (трехкаскадного) фототранзистора вышеуказанных марок на основе "ФТ-K".10. The intercom according to claim 1, characterized in that the photosensitive photosensor is made in the form of a photodetector based on a highly sensitive photodiode brand "FD256" or a composite (three-stage) phototransistor of the above brands based on "FT-K". 11. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок оптического стабилизатора точного наведения и горизонтально-вертикального положения в пространстве выполнен на основе гироскопной технологии.11. The intercom according to claim 1, characterized in that the optical stabilizer unit for precise guidance and horizontal-vertical position in space is made on the basis of gyroscopic technology. 12. Переговорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок самонаведения и удержания военно-гражданской цели по лазерному лучу в ИК-диапазоне электромагнитных волн может быть выполнен, например, на основе прототипов переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК) американского "Stinger" марки "FIM-92", британского ПЗРК "Starstreak", шведского ПЗРК "RBS 70", французского ПЗРК "Mistral", китайских ПЗРК "QW-1" и "QW-2", российского ПЗРК "Игла-1" и российского ПЗРК «Верба».12. The intercom according to claim 1, characterized in that the homing unit and holding a civilian target by a laser beam in the infrared range of electromagnetic waves can be performed, for example, on the basis of prototypes of American "Stinger" man-portable air defense systems (MANPADS) "FIM-92" brands, British Starstreak MANPADS, Swedish RBS 70 MANPADS, Mistral French MANPADS, QW-1 and QW-2 Chinese MANPADS, Igla-1 Russian MANPADS and Russian MANPADS "Verba".
RU2016129301A 2016-07-15 2016-07-15 Intercom system based on laser diode RU2637178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129301A RU2637178C1 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Intercom system based on laser diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129301A RU2637178C1 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Intercom system based on laser diode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637178C1 true RU2637178C1 (en) 2017-11-30

Family

ID=60581493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129301A RU2637178C1 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Intercom system based on laser diode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637178C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2365007C1 (en) * 2008-05-27 2009-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Onboard sending device of information transfer laser system
US20100054732A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Method and System for Monitoring and Servicing Devices Based on One-Wire Infrared Communication
US20120155874A1 (en) * 2009-08-28 2012-06-21 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for negotiating link capability information, network device, and communication system
JP2015103164A (en) * 2013-11-27 2015-06-04 株式会社デンソー Communication apparatus
US20160127040A1 (en) * 2002-02-22 2016-05-05 Mikko Kalervo Vaananen Broadband Wireless Communication System and Method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160127040A1 (en) * 2002-02-22 2016-05-05 Mikko Kalervo Vaananen Broadband Wireless Communication System and Method
RU2365007C1 (en) * 2008-05-27 2009-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Onboard sending device of information transfer laser system
US20100054732A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Method and System for Monitoring and Servicing Devices Based on One-Wire Infrared Communication
US20120155874A1 (en) * 2009-08-28 2012-06-21 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for negotiating link capability information, network device, and communication system
JP2015103164A (en) * 2013-11-27 2015-06-04 株式会社デンソー Communication apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaushal et al. Free space optical communication
Hemmati Near-earth laser communications
Kaushal et al. Applications of lasers for tactical military operations
Raj et al. Historical perspective of free space optical communications: from the early dates to today's developments
Kumar et al. Emerging military applications of free space optical communication technology: A detailed review
Harris et al. Alignment and tracking of a free-space optical communications link to a UAV
Casey Free space optical communication in the military environment
Neo et al. Free space optics communication for mobile military platforms
Chu et al. Feasibility of quantum key distribution from high altitude platforms
RU2668359C1 (en) Intercom device based on solid-state laser with pump by laser diode
Majumdar Laser Communication with Constellation Satellites, UAVs, HAPs and Balloons
RU2637178C1 (en) Intercom system based on laser diode
Kumar et al. Enhanced performance analysis of inter-aircraft optical-wireless communication (IaOWC) system
Arnon et al. Performance limitation of laser satellite communication due to vibrations and atmospheric turbulence: down‐link scenario
Mulholland et al. Intersatellite laser crosslinks
Mahdi et al. Impact of pointing error on SISO/MISO drones swarm-based free space optical system in weak turbulence regime
Matyszkiel et al. Application of optical/radio hybrid communication in marine operation
Moll et al. Communication system technology for demonstration of BB84 quantum key distribution in optical aircraft downlinks
Mikolajczyk et al. Optical wireless communications operated at long-wave infrared radiation
Gupta et al. Channel performance evaluation of wireless communication networks
Zhang et al. End‐to‐end demonstration for CubeSatellite quantum key distribution
Jangir et al. Survey on performance of free space optical communication links under various field parameters
Swaminathan Recent trend and effect of free space optical communication: overview and analysis
Ke et al. Underwater Laser Communication
Henniger et al. Avionic optical links for high data-rate communications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180716