RU2699055C1 - System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix - Google Patents

System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2699055C1
RU2699055C1 RU2019103807A RU2019103807A RU2699055C1 RU 2699055 C1 RU2699055 C1 RU 2699055C1 RU 2019103807 A RU2019103807 A RU 2019103807A RU 2019103807 A RU2019103807 A RU 2019103807A RU 2699055 C1 RU2699055 C1 RU 2699055C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slm
liquid crystal
crystal matrix
control
laser beams
Prior art date
Application number
RU2019103807A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Магницкий
Дмитрий Николаевич Фроловцев
Игорь Евгеньевич Проценко
Павел Павлович Гостев
Евгений Александрович Мамонов
Дмитрий Павлович Агапов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новые энергетические технологии-управление" (ООО "НЭТ-У")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Новые энергетические технологии-управление" (ООО "НЭТ-У") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новые энергетические технологии-управление" (ООО "НЭТ-У")
Priority to RU2019103807A priority Critical patent/RU2699055C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699055C1 publication Critical patent/RU2699055C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0808Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more diffracting elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0087Phased arrays
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

FIELD: communication equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electrical communication, particularly, to control of laser light beams, and can be used in systems of quantum cryptography through free space and for communication between several aircrafts (AC) and / or aircraft and ground stations. In system for simultaneous control of several laser beams by means of fixed liquid crystal matrix containing liquid crystal matrix SLM, lasers, photodiodes, angle reflectors, fiber-optic cables, fasteners, and also comprises two transceiving units, optically interconnected, each of the above units comprises an inclined turning mechanical platform made with possibility of mutual orientation of the above units to each other, at that, on each of said inclined-turning platforms there arranged are said liquid crystal matrix (SLM) with photodiodes fixed on it, corner reflector, transceiving device connected by means of fiber-optic cables with at least two collimators, as well as a computer; liquid crystal matrix (SLM) surface is divided into at least two regions allocated for receiving and transmitting channels, wherein liquid crystal array SLM is configured to simultaneously focus and / or change direction in real time of at least two laser beams generated by laser of receiving / transmitting device, and independent simultaneous monitoring of said areas of SLM surfaces by changing voltage supplied thereto, controlled by control unit.
EFFECT: technical result consists in creating a system which enables simultaneous control of several laser beams using SLM without loss of time for switching between channels and correction of aberrations simultaneously in all channels with achieving a technical result, which consists in reducing the time of transmitting information.
6 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к технике электрической связи, а именно к области управления лазерными световыми пучками, и может быть использовано в системах квантовой криптографии через свободное пространство и для связи между несколькими между несколькими летательными аппаратами (ЛА) и/или ЛА и наземными станциями.The invention relates to techniques for electrical communication, in particular to the field of control of laser light beams, and can be used in quantum cryptography systems through free space and for communication between several between several aircraft (LA) and / or LA and ground stations.

Настоящее техническое решение относится к области управления лазерными и световыми пучками путем их отклонения и фокусировки с помощью пространственного модулятора света (SLM). SLM - это двумерный массив пикселей, состоящий из жидких кристаллов и электродов под ними. Массив пикселей может располагаться как на отражающей поверхности, так и на прозрачной. На SLM формируется фазовый профиль (паттерн), при дифракции на котором свет отклоняется на определенный угол и/или фокусируется. Путем изменения напряжения на электродах можно изменять фазу (оптический путь) волны, отраженной от SLM в области массива пикселей. Таким образом, SLM является фазовым модулятором, у которого фазовый профиль (паттерн) может быть изменен программным образом в режиме реального времени. SLM неподвижен в пространстве, не требует механической системы ориентации, поэтому системы управления пучками на основе SLM компактны, надежны, имеют малый вес и удобны для установки, например, на беспилотных летательных аппаратах.This technical solution relates to the field of control of laser and light beams by deflecting and focusing using a spatial light modulator (SLM). SLM is a two-dimensional array of pixels consisting of liquid crystals and electrodes underneath. An array of pixels can be located both on a reflective surface and on a transparent one. A phase profile (pattern) is formed on the SLM, during diffraction by which the light is deflected by a certain angle and / or focused. By changing the voltage at the electrodes, you can change the phase (optical path) of the wave reflected from the SLM in the region of the pixel array. Thus, SLM is a phase modulator, in which the phase profile (pattern) can be changed programmatically in real time. SLM is stationary in space, does not require a mechanical orientation system, therefore SLM-based beam control systems are compact, reliable, lightweight and convenient for installation, for example, on unmanned aerial vehicles.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В настоящее время известен ряд патентов: [1, 2, 3, 4], а также обзорных статей [5, 6] по SLM и устройствам управления лазерными и световыми пучками с помощью SLM. В прототипе данной заявки [1] на SLM формируется паттерн, при дифракции на котором свет отклоняется на определенный угол либо фокусируется. В различных конфигурациях прототип может осуществлять изменение направления пучка (поля зрения), изменение угла обзора, фокусировку, причем имеется возможность изменять направление фокусировки между несколькими объектами или направлениями с большой частотой, осуществляя слежение за ними в реальном времени (мультиплексирование). Наведение и удержание пучков осуществляется общими методами, изложенными в патентах [3, 4].Currently, a number of patents are known: [1, 2, 3, 4], as well as review articles [5, 6] on SLMs and laser and light beam control devices using SLMs. In the prototype of this application [1], a pattern is formed on SLM, during diffraction by which the light is deflected by a certain angle or focused. In various configurations, the prototype can change the beam direction (field of view), change the viewing angle, focus, and it is possible to change the focus direction between several objects or directions with high frequency, realizing tracking them in real time (multiplexing). Guidance and retention of beams is carried out by the general methods described in patents [3, 4].

Недостатком прототипа [1] является то, что для контроля лазерных лучей в задачах оптической связи происходит деление времени коммуникации между каналами, снижая эффективную скорость передачи больше, чем в n раз, где n - количество каналов. Потери скорости связи возникают из-за конечного времени переключения между каналами.The disadvantage of the prototype [1] is that for monitoring laser beams in optical communication problems, the communication time is divided between channels, reducing the effective transmission rate more than n times, where n is the number of channels. Loss of communication speed occurs due to the finite switching time between channels.

Главная цель устройства управления пучками с помощью SLM, предлагаемого в данной заявке - устранение этого недостатка и одновременное управление одновременно несколькими лучами с помощью SLM без потерь времени на переключения между каналами.The main goal of the SLM beam control device proposed in this application is to eliminate this drawback and simultaneously control multiple beams using SLM without loss of time for switching between channels.

В устройстве [2] SLM осуществляет функцию корректировки аберраций. Недостатком устройства [2] является корректировка аберраций только в одном канале, в то время как в нашем устройстве корректировка аберраций может осуществляться одновременно во всех каналах.In the device [2], the SLM performs the function of correcting aberrations. The disadvantage of the device [2] is the correction of aberrations in only one channel, while in our device, the correction of aberrations can be carried out simultaneously in all channels.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в создании системы, позволяющей осуществлять одновременное управление несколькими лазерными лучами с помощью SLM без потерь времени на переключения между каналами и корректировку аббераций одновременно во всех каналах с достижением технического результата, заключающегося в сокращении времени передачи информации.The technical problem of the claimed invention is to create a system that allows simultaneous control of multiple laser beams using SLM without loss of time switching between channels and correcting aberrations simultaneously in all channels with the achievement of a technical result, which consists in reducing the time of information transfer.

Указанный технический результат достигается в системе для одновременного управления по меньшей мере двумя лазерными лучами с помощью неподвижной жидкокристаллической матрицы, содержащей жидкокристаллическую матрицу SLM, лазеры, фотодиоды, уголковые отражатели, волоконно-оптические кабели, два приемо-передающих узла, оптически сопряженных между собой, каждый из упомянутых узлов содержит наклонно-поворотную механическую платформу, выполненную с возможностью взаимной ориентации упомянутых узлов между собой, при этом на каждой из упомянутых наклонно-поворотных платформ размещены упомянутые жидкокристаллическая матрица SLM, с закрепленными на ней фотодиодами, уголковый отражатель, приемо-передающее устройство, связанное посредством волоконно-оптических кабелей с по меньшей мере двумя коллиматорами, блок управления; поверхность жидкокристаллической матрицы SLM разделена по меньшей мере на две области, отведенные для приемного и передающего каналов, при этом жидкокристаллическая матрица SLM выполнена с возможностью одновременной фокусировки и/или изменения направления в реальном времени, по меньшей мере, двух лазерных лучей, формируемых посредством лазера приемо-передающего устройства и независимого одновременного контроля указанных областей поверхностей SLM за счет изменения подаваемого на них напряжения, управляемого посредством блока управления.The specified technical result is achieved in a system for simultaneously controlling at least two laser beams using a fixed liquid crystal matrix containing an SLM liquid crystal matrix, lasers, photodiodes, corner reflectors, fiber optic cables, two transceiver assemblies, optically interconnected, each of the said nodes contains an inclined-rotary mechanical platform, configured to mutually orient the said nodes together, while on each of the mentioned utyh pan-tilt platforms has said matrix liquid crystal SLM, with photodiodes fixed thereto, a corner reflector, a transceiver connected by optical fiber cables to at least two collimators, the control unit; the surface of the SLM liquid crystal matrix is divided into at least two areas allocated to the receiving and transmitting channels, while the SLM liquid crystal matrix is configured to simultaneously focus and / or change the direction in real time of at least two laser beams generated by the receiving laser - transmitting device and independent simultaneous control of these areas of the SLM surfaces by changing the voltage supplied to them, controlled by the control unit .

Дополнительной особенностью является то, что лазерные лучи фокусируют под углом 0,3 радиан относительно угла падения.An additional feature is that the laser beams focus at an angle of 0.3 radians relative to the angle of incidence.

Дополнительной особенностью является то, что фокусные расстояния, соответствующие паттернам различных лучей, отличаются в 2 раза.An additional feature is that the focal lengths corresponding to the patterns of different rays differ by 2 times.

Дополнительной особенностью является то, что область изменения ориентации механической платформы составляет 2π стерадиан.An additional feature is that the area of orientation change of the mechanical platform is 2π steradian.

Дополнительной особенностью является то, что наведение по координатам приемо-передающих узлов осуществляют от спутниковых систем навигации GPS/ГЛОНАСС.An additional feature is that guidance on the coordinates of the transceiver nodes is carried out from satellite navigation systems GPS / GLONASS.

Дополнительной особенностью является то, что приемо-передающие устройства выполнены с возможностью работы в квантовом режиме, где уровень передающего сигнала снижается до уровня одиночных фотонов, а в приемной части устройств используют детекторы одиночных фотонов.An additional feature is that the transmitting and receiving devices are designed to operate in quantum mode, where the level of the transmitting signal is reduced to the level of single photons, and single photon detectors are used in the receiving part of the devices.

В предлагаемом устройстве разделение каналов (мультиплексирование) достигается путем деления поверхности SLM на несколько различных частей, как изображено на Рис. 1, при этом каждая часть способна осуществлять все функции прототипа [1] независимо от других частей в реальном времени одновременно для всех каналов, без необходимости переключения между каналами.In the proposed device, channel separation (multiplexing) is achieved by dividing the SLM surface into several different parts, as shown in Fig. 1, while each part is capable of performing all the functions of the prototype [1] independently of other parts in real time simultaneously for all channels, without the need to switch between channels.

SLM может так же осуществлять функцию корректировки аберраций одновременно для каждого из каналов, аналогично тому как это сделано только для одного из каналов в патенте США [2]SLM can also carry out the function of correcting aberrations simultaneously for each channel, in the same way as it was done for only one of the channels in the US patent [2]

Устройство может быть использовано для контроля пучков в оптических системах беспроводной связи. В частности, но не ограничиваясь, с помощью SLM можно организовать мультиплексирование каналов приема и передачи так, как указано на фиг. 2.The device can be used to control beams in optical wireless communication systems. In particular, but not limited to, using the SLM, it is possible to organize the multiplexing of transmission and reception channels as indicated in FIG. 2.

Оптическая система связи состоит из двух идентичных узлов приемо-передачи, называемых Устройством 1 и Устройством 2, находящихся у двух абонентов связи. В каждом из Устройств имеются приемник и передатчик, имеющие волоконный вход/выход, оснащенные с по меньшей мере двумя коллиматорами. Излучение передатчика из коллиматора направляется на одну из областей SLM, а излучение для приемника направляется в коллиматор детектора от другой области SLM. Как пример, в реализованной системе имеются два приемопередатчика, по одному для каждого из абонентов. Передатчик одного из абонентов оптически сопряжен с приемником другого абонента.An optical communication system consists of two identical transceiver nodes, called Device 1 and Device 2, located at two communication subscribers. Each Device has a receiver and a transmitter having fiber input / output, equipped with at least two collimators. The radiation from the transmitter from the collimator is directed to one of the SLM regions, and the radiation to the receiver is directed to the detector collimator from another SLM region. As an example, in the implemented system there are two transceivers, one for each of the subscribers. The transmitter of one of the subscribers is optically paired with the receiver of the other subscriber.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Сущность предлагаемого технического решения, заключающаяся в описании признаков, технических элементов и его преимуществ, поясняется на примерах конкретных, но не ограничивающих заявляемые технические решения вариантах выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, которые не обязательно начерчены в масштабе, и на которых:The essence of the proposed technical solution, which consists in the description of features, technical elements and its advantages, is illustrated by examples of specific, but not limiting the claimed technical solutions, embodiments with reference to the accompanying drawings, which are not necessarily drawn to scale, and on which:

Фиг. 1 показывает деление поверхности SLM на области, соответствующие различным каналам. Фазовые профили (паттерны), соответствующие этим областям, устанавливаются независимо, что дает возможность управлять одновременно несколькими световыми пучками, падающими каждый на соответствующую группу ячеек SLM.FIG. 1 shows the division of a SLM surface into regions corresponding to different channels. Phase profiles (patterns) corresponding to these areas are set independently, which makes it possible to control simultaneously several light beams incident each on the corresponding group of SLM cells.

фиг. 2 показывает общую схему интеграции модулей и блоков Устройств 1 и 2 между которыми осуществляется оптическая связь с управлением одновременно двумя пучками (приемным и передающим) с помощью SLM.FIG. 2 shows a general scheme for the integration of modules and units of Devices 1 and 2 between which optical communication is carried out with simultaneous control of two beams (receiving and transmitting) using SLM.

фиг. 3 показывает пример паттерна SLM. Видны две независимые области SLM, каждая из которых соответствует своему пучку. В реализованной системе пучки фокусируются под углом 0,3 радиан относительно угла падения. Фокусные расстояния, соответствующие паттернам различных пучков, отличаются в 2 раза.FIG. 3 shows an example of an SLM pattern. Two independent SLM regions are visible, each of which corresponds to its own beam. In the implemented system, the beams are focused at an angle of 0.3 radians relative to the angle of incidence. Focal lengths corresponding to patterns of different beams differ by 2 times.

Фиг. 4 - принципиальная схема жидкокристаллической матрицы SLM.FIG. 4 is a schematic diagram of a liquid crystal matrix SLM.

РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Изобретение может быть реализовано в системе оптической связи, общая схема которой показана на фиг. 2. Система состоит из двух идентичных приемопередающих узлов (Устройство 1 и Устройство 2), между которыми осуществляется оптическая связь через свободное пространство с управлением одновременно двумя пучками (Канал А и канал В) с помощью SLM. Каждое устройство состоит из подвижной наклонно-поворотной механической платформы, SLM, приемо-передающего устройства (ППУ), имеющего волоконный вход и выход и оснащенного по меньшей мере двумя коллиматорами, а так же блока управления.The invention can be implemented in an optical communication system, a general diagram of which is shown in FIG. 2. The system consists of two identical transceiver nodes (Device 1 and Device 2), between which optical communication is made through free space with simultaneous control of two beams (Channel A and Channel B) using SLM. Each device consists of a movable pan-tilt mechanical platform, SLM, a transceiver (PPU) having a fiber input and output and equipped with at least two collimators, as well as a control unit.

Подвижная наклонно-поворотная механическая платформа осуществляет наведение на приемо-передающий узел сопряженного абонента. Область изменения ориентации механической платформы составляет 2π стерадиан. Наведение осуществляется по координатам узлов, которые получаются от спутниковых систем навигации GPS/ГЛОНАСС. На SLM закреплены фотодиоды для обратной связи системы наведения. Угол падения излучения на SLM, составляет 10 градусов. Для обратной связи системы наведения использованы фотодиоды Centronic OSD15-5T с максимумом спектральной чувствительности в районе 800-900 нм, что соответствует длинам волн лазеров. Излучение, передаваемое от Устройств 1, попадает на уголковый отражатель Устройства 2 и регистрируется фотодиодами.A movable tilt-and-turn mechanical platform guides the receiving-transmitting node of the paired subscriber. The area of orientation change of the mechanical platform is 2π steradian. Guidance is carried out according to the coordinates of the nodes, which are obtained from satellite navigation systems GPS / GLONASS. Photodiodes are mounted on the SLM for feedback of the guidance system. The angle of incidence of radiation on the SLM is 10 degrees. For feedback of the guidance system, Centronic OSD15-5T photodiodes were used with a maximum spectral sensitivity in the region of 800–900 nm, which corresponds to laser wavelengths. The radiation transmitted from the Devices 1, falls on the corner reflector of the Device 2 and is recorded by photodiodes.

Жидкие кристаллы матрицы SLM помещены между двумя электродами, один из которых сплошной, а другой разделен на ячейки (фиг. 4). Зеркало служит для отражения падающего сигнала. Покровное стекло необходимо для защиты. В каждой ячейке задается свое напряжение, что приводит к повороту кристаллов, а значит изменению показателя преломления. Группы ячеек контролируются независимо подаваемым напряжением, что дает возможность управлять одновременно несколькими световыми пучками, падающими каждый на соответствующую область ячеек SLM. Площадь поверхности SLM поделена на две области, отведенные для приемного и передающего каналов. Излучение лазера, отраженное от соответствующей области SLM, попадает в коллиматор приемного устройства, а излучение лазера, вышедшее из коллиматора передающего устройства, отражается от SLM и распространяется в сторону устройства сопряженного абонента. ППУ соединено с блоком управления, осуществляющим кодирование/декодирование информации, управление ППУ, расчет паттернов и управление SLM. SLM осуществляет точное наведение и фокусировку, используя в качестве обратной связи среднюю оптическую мощность сигнала, регистрируемую приемным устройством.Liquid crystals of the SLM matrix are placed between two electrodes, one of which is solid and the other is divided into cells (Fig. 4). The mirror is used to reflect the incident signal. A coverslip is necessary for protection. Each cell has its own voltage, which leads to a rotation of the crystals, and hence a change in the refractive index. Cell groups are controlled by independently supplied voltage, which makes it possible to control simultaneously several light beams incident each on the corresponding region of SLM cells. The surface area of the SLM is divided into two areas reserved for the receiving and transmitting channels. Laser radiation reflected from the corresponding SLM region enters the receiver collimator, and laser radiation emerging from the transmitter collimator is reflected from the SLM and propagates towards the paired subscriber unit. The control panel is connected to a control unit that encodes / decodes information, controls the control panel, pattern calculation and SLM control. The SLM provides precise guidance and focusing using the average optical signal power recorded by the receiver as feedback.

Приемный канал Устройства 1 оптически сопряжен с передающим каналом Устройства 2, а передающий канал устройства 1 оптически сопряжен с приемным каналом устройства 2.The receiving channel of Device 1 is optically coupled to the transmitting channel of Device 2, and the transmitting channel of device 1 is optically coupled to the receiving channel of device 2.

Приемный и передающий модули могут работать в квантовом режиме. Для этого уровень сигнала передающего устройства снижается до уровня одиночных фотонов, а в приемном устройстве используется детектор одиночных фотонов. Лазер, необходимый для формирования квантового оптического канала, также служит лазером наведения при работе на большой мощности. После наведения на Устройство 2, лазер переключается в режим малой мощности, а на Устройстве 2 запускается принимающая аппаратура квантового канала.The receiving and transmitting modules can operate in quantum mode. For this, the signal level of the transmitting device is reduced to the level of single photons, and the detector uses a single photon detector. The laser needed to form the quantum optical channel also serves as a guidance laser when operating at high power. After pointing to Device 2, the laser switches to low power mode, and on Device 2 the receiving equipment of the quantum channel is launched.

В областях матрицы SLM, соответствующих приемнику и передатчику каждого из абонентов, генерируются паттерны, соответствующие плоской линзе произвольного фокусного расстояния, расположенной произвольно к оси пучка. С помощью сформированных линз, заменяющих подвижные линзы, на SLM происходит независимое изменение направления и фокусировка пучков, соответствующих приемнику и передатчику; производится настройка, фокусировка одновременно нескольких световых пучков без изменения относительного положения механических элементов оптической системы.In the areas of the SLM matrix corresponding to the receiver and transmitter of each subscriber, patterns are generated corresponding to a flat lens of arbitrary focal length, located arbitrarily to the beam axis. With the help of the formed lenses replacing the movable lenses, an independent change in direction and focusing of the beams corresponding to the receiver and transmitter occurs on the SLM; tuning, focusing of several light beams simultaneously without changing the relative position of the mechanical elements of the optical system.

Управление количеством каналов, большим 2 и дальнейшее разбиение SLM на большее количество областей осуществляется полностью аналогично управлению двумя пучками.The control of the number of channels, greater than 2, and the further splitting of the SLM into a larger number of regions is carried out completely similarly to the control of two beams.

Путем подачи на SLM паттерна специального вида, методами, аналогичными [2], осуществляется корректировка аберраций, вызванных, например, прохождением пучков через турбулентную атмосферу.By applying to the SLM a special type of pattern, using methods similar to [2], the aberrations caused by, for example, the passage of beams through a turbulent atmosphere are corrected.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫUSED MATERIALS

[1] Патент США US 7,283,291 В2 High speed beam steering/field of view adjustment[1] US Patent US 7,283,291 B2 High speed beam steering / field of view adjustment

[2] Патент US 9,917,989 B2[2] US Patent 9,917,989 B2

[3] Патент Японии №25122, 1969 г.[3] Japanese Patent No. 25122, 1969

[4] Патент RU 2328077[4] Patent RU 2328077

[5] Mane-Si Laure Lee, Brigitte Loiseaux, Daniel Dolfi, Sylvie Tonda & Jean-Pierre Huignard "Review of Information Display Vol. 3(3), p 24-29 (2002)[5] Mane-Si Laure Lee, Brigitte Loiseaux, Daniel Dolfi, Sylvie Tonda & Jean-Pierre Huignard "Review of Information Display Vol. 3 (3), p 24-29 (2002)

[6] Uzi Efron «Spatial of liquid crystal spatial light modulators at Thales research & technology: Technology and applications" Journal Light Modulators: Technology and Applications)) Proceedings of SPIE (2001)[6] Uzi Efron "Spatial of liquid crystal spatial light modulators at Thales research & technology: Technology and applications" Journal Light Modulators: Technology and Applications)) Proceedings of SPIE (2001)

Claims (6)

1. Система для одновременного управления по меньшей мере с двумя лазерными лучами с помощью неподвижной жидкокристаллической матрицы, содержащая два идентичных приемо-передающих узла с лазером и фотодиодом, между которыми осуществляется оптическая связь через свободное пространство, каждый приемо-передающий узел содержит наклонно-поворотную платформу (ППУ), управляемую блоком управления, на которой размещена жидкокристаллическая матрица (SLM), отличающаяся тем, что каждое приемо-передающее устройство соединено посредством волоконно-оптических кабелей с по меньшей мере двумя коллиматорами, а блок управления осуществляет управление ППУ, расчет паттернов и управление SLM таким образом, что происходит независимое изменение направления и фокусировка пучков соответствующих приемнику и передатчику, при этом жидкокристаллическая матрица содержит массив пикселей, состоящий из жидких кристаллов, помещенных между двумя электродами и размещенных на поверхности указанной матрицы; указанная поверхность матрицы разделена по меньшей мере на две области, отведенные для приемного и передающего каналов; один из указанных электродов выполнен сплошным, а другой разделен на ячейки, выполненные с возможностью одновременного управления световыми пучками посредством независимо подаваемого напряжения, при этом на электроде, разделенном на ячейки, расположено зеркало, служащее для отражения падающего сигнала, а на сплошном электроде расположено покровное зеркало для защиты.1. System for simultaneous control of at least two laser beams using a fixed liquid crystal matrix, containing two identical transceiver nodes with a laser and a photodiode, between which optical communication is made through free space, each transceiver node contains an inclined rotary platform (PUF), controlled by a control unit on which a liquid crystal matrix (SLM) is located, characterized in that each transceiver is connected via fiber optical cables with at least two collimators, and the control unit controls the PUF, pattern calculation and SLM control in such a way that there is an independent change in direction and focusing of the beams corresponding to the receiver and transmitter, while the liquid crystal matrix contains an array of pixels consisting of liquid crystals, placed between two electrodes and placed on the surface of the specified matrix; the specified surface of the matrix is divided into at least two areas reserved for the receiving and transmitting channels; one of these electrodes is solid, and the other is divided into cells configured to simultaneously control the light beams by means of an independently applied voltage, while a mirror is used on the electrode divided into cells to reflect the incident signal, and a cover mirror is located on the solid electrode for guard. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что лазерные лучи фокусируют под углом 0,3 радиан относительно угла падения.2. The system according to claim 1, characterized in that the laser beams are focused at an angle of 0.3 radians relative to the angle of incidence. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что фокусные расстояния, соответствующие паттернам различных лучей, отличаются в 2 раза.3. The system according to claim 1, characterized in that the focal lengths corresponding to the patterns of different rays differ by a factor of 2. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что область изменения ориентации наклонно-поворотной механической платформы составляет 2π стерадиан.4. The system according to claim 1, characterized in that the region of orientation change of the tilting-rotating mechanical platform is 2π steradian. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что наведение по координатам приемо-передающих узлов осуществляют от спутниковых систем навигации GPS/ГЛОНАСС.5. The system according to p. 1, characterized in that the guidance on the coordinates of the transceiver nodes is carried out from satellite navigation systems GPS / GLONASS. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что приемные и передающие устройства выполнены с возможностью работы в квантовом режиме, где уровень передающего сигнала снижается до уровня одиночных фотонов, а в приемной части устройств используют детекторы одиночных фотонов.6. The system according to claim 1, characterized in that the receiving and transmitting devices are configured to operate in quantum mode, where the level of the transmitting signal is reduced to the level of single photons, and single photon detectors are used in the receiving part of the devices.
RU2019103807A 2019-02-11 2019-02-11 System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix RU2699055C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103807A RU2699055C1 (en) 2019-02-11 2019-02-11 System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103807A RU2699055C1 (en) 2019-02-11 2019-02-11 System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699055C1 true RU2699055C1 (en) 2019-09-03

Family

ID=67851713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103807A RU2699055C1 (en) 2019-02-11 2019-02-11 System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699055C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040213338A1 (en) * 2002-05-15 2004-10-28 Nortel Networks Limited Digital performance monitoring for an optical communications system
RU2272358C1 (en) * 2004-07-16 2006-03-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Two-way optical communication device
US20070035809A1 (en) * 2005-04-08 2007-02-15 Jonathan Maram High speed beam steering/field of view adjustment
RU2328077C1 (en) * 2006-11-30 2008-06-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Bidirectional optical coupler
US20130236169A1 (en) * 2008-12-08 2013-09-12 Ciena Corporation Coherent probe and optical service channel systems and methods for optical networks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040213338A1 (en) * 2002-05-15 2004-10-28 Nortel Networks Limited Digital performance monitoring for an optical communications system
RU2272358C1 (en) * 2004-07-16 2006-03-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Two-way optical communication device
US20070035809A1 (en) * 2005-04-08 2007-02-15 Jonathan Maram High speed beam steering/field of view adjustment
RU2328077C1 (en) * 2006-11-30 2008-06-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Bidirectional optical coupler
US20130236169A1 (en) * 2008-12-08 2013-09-12 Ciena Corporation Coherent probe and optical service channel systems and methods for optical networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220128666A1 (en) Optical components for scanning lidar
US5659413A (en) Laser satellite communication system
US4777660A (en) Retroreflective optical communication system
US9413461B2 (en) High bandwidth optical links for micro-satellite support
US7616897B2 (en) Data port alignment of free space optical communications terminal with adaptive optics
Tholl Novel laser beam steering techniques
WO1996027247A9 (en) Laser satellite communication system
US20080056723A1 (en) Multiple access free space laser communication method and apparatus
EP0764376A1 (en) Wavelength division multiplexed optical modulator
Murao et al. Integrated Spatial Optical System for Compact 28-Gb/s\(\times\) 4-lane Transmitter Optical Subassemblies
Mai et al. Non-mechanical beam steering and adaptive beam control using variable focus lenses for free-space optical communications
Winker et al. Liquid crystal beam directors for airborne free-space optical communications
US12095508B2 (en) Multi-link optical terabit terminal
US7298555B2 (en) Optical beam steering using small angle beam steering device
EP1302005A2 (en) Optical free space signalling system
US20200225559A1 (en) Low power compact optical communication and collision avoidance systems
KR20090095660A (en) Beam Combiner and Collimator
Bekkali et al. Free Space Optical Communication Systems FOR 6G: A Modular Transceiver Design
RU2699055C1 (en) System for simultaneous control of several laser beams by means of a fixed liquid crystal matrix
Liu et al. A hybrid beam steering free-space and fiber based optical data center network
US11624931B2 (en) Monolithic transmitting spectral beam combiner
US11750286B2 (en) Laser communication apparatus and associated methods
WO2022031855A1 (en) Free space optical communication terminal with dispersive optical component, actuator system, or optical relay system
EP4387159A1 (en) Qkd terminal, qkd system and method for quantum communication
CN112596173A (en) Optical signal transmitter

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210526