RU28302U1 - OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) - Google Patents
OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU28302U1 RU28302U1 RU2002130361/20U RU2002130361U RU28302U1 RU 28302 U1 RU28302 U1 RU 28302U1 RU 2002130361/20 U RU2002130361/20 U RU 2002130361/20U RU 2002130361 U RU2002130361 U RU 2002130361U RU 28302 U1 RU28302 U1 RU 28302U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- photodetector
- optical
- radiation
- receiving
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Description
Приемное устройство системы открытой оптической связи (варианты)The receiver of the open optical communication system (options)
Полезные модели относятся к системам открытой оптической связи и может быть использована для двусторонней передачи информации между удаленными друг от друга объектами без использования электрических проводов и/или оптических волокон, в том числе при большом числе объектов, участвующих в обмене информацией.Utility models relate to open optical communication systems and can be used for two-way transmission of information between objects remote from each other without the use of electric wires and / or optical fibers, including with a large number of objects involved in the exchange of information.
Известна система открытой оптической связи, содержащая устройство, состоящее из последовательно размещенных приемной оптической антенны, концентрирующей попадающее на нее оптическое излучение, и фотодетектора, освещаемого этим излучением, при этом фотодетектор размещен в фокальной области антенны (см. JP PN 10-336-121, 1998, фиг.7 /1/). Недостатком известного устройства является подверженность его нарушениям связи, обусловленным взаимными перемещениями приемного и передающего устройств относительно друг друга. Действительно, приемник и передатчик устанавливают на значительных расстояниях друг от друга на различных сооружениях, которым присущи как собственные колебания, так и деформации, обусловленные различными внешними факторами (ветровая нагрузка, термическое расширение под воздействием солнечной радиации, и т.д.). При этом возможны ситуации, когда небольшая деформация сооружения, на котором установлен приемник или передатчик, может привести к существенным угловым смещениям как одного, так и другого. Это в свою очередь может привести к поперечному смещению относительно фотодетектора области, в которой приемная антенна фокусирует попадающее на нее излучение. Величина смещения может оказаться такой, что область концентрации принимаемого излучения выйдет за пределы приемной апертуры фотодетектора, и, как следствие, произойдет нарушение связи.A known open optical communication system comprising a device consisting of a sequentially placed receiving optical antenna concentrating the optical radiation incident on it and a photo detector illuminated by this radiation, wherein the photo detector is located in the focal region of the antenna (see JP PN 10-336-121, 1998, Fig. 7/1 /). A disadvantage of the known device is its susceptibility to communication disruptions due to mutual movements of the receiving and transmitting devices relative to each other. Indeed, the receiver and transmitter are installed at considerable distances from each other at various structures, which are characterized by both their own vibrations and deformations caused by various external factors (wind load, thermal expansion under the influence of solar radiation, etc.). In this case, situations are possible when a slight deformation of the structure on which the receiver or transmitter is installed can lead to significant angular displacements of one or the other. This, in turn, can lead to a lateral displacement relative to the photodetector of the region in which the receiving antenna focuses the radiation incident on it. The magnitude of the bias can be such that the concentration region of the received radiation goes beyond the receiving aperture of the photodetector, and, as a result, a communication failure occurs.
Для устранения этого недостатка приемные и передающие терминалы снабжаются системами слежения за отклонениями их оптических осей от требуемых направлений и системами автоматического наведения, позволяющими либо стабилизировать указанные оси, либо перемещать приемникTo eliminate this drawback, the receiving and transmitting terminals are equipped with tracking systems for deviations of their optical axes from the required directions and automatic guidance systems that allow either to stabilize these axes or to move the receiver
в соответствии с перемещением области концентрации принимаемого излучения (см. JP PN 10-336-121, 1998, фиг.8 и 9 /2/). Однако эти устройства существенно удорожают стоимость системы открытой оптической связи и делают терминалы более громоздкими.in accordance with the movement of the concentration region of the received radiation (see JP PN 10-336-121, 1998, Fig. 8 and 9/2 /). However, these devices significantly increase the cost of an open optical communication system and make terminals more bulky.
Известно приемное устройство системы открытой оптической связи, содержащее последовательно расположенные приемную оптическую антенну и освещаемый ею фотодетектор. При этом роль приемной антенны выполняет элемент, рассеивающий принимаемое излучение в широкий угол (см. JP PN 10-336-121, 1998, фиг.1 /3/). Указанное приемное устройство практически нечувствительно к угловым перемещениям, так как рассеивающий элемент не концентрирует излучение, и пространство за этим элементом заполнено излучением. Однако такому устройству, не обладающему свойством концентрации принимаемого излучения, присущи большие потери света, что ограничивает возможности его использования при больших дальностях, но позволяет использовать в комнатных системах связи при наличии значительного запаса мощности у излучателя.A receiver of an open optical communication system is known comprising a receiver optical antenna in series and a photodetector illuminated by it. The role of the receiving antenna is played by an element that scatters the received radiation into a wide angle (see JP PN 10-336-121, 1998, Fig. 1/3 /). The specified receiving device is practically insensitive to angular movements, since the scattering element does not concentrate the radiation, and the space behind this element is filled with radiation. However, such a device, which does not have the property of the concentration of the received radiation, has large light losses, which limits the possibility of its use at long ranges, but allows it to be used in indoor communication systems in the presence of a significant power reserve of the emitter.
Известна система открытой оптической связи, содержащая приемное устройство, которое в свою очередь содержит последовательно размещенные оптическую антенну, концентрирующую попадающее на нее оптическое излучение, и фотодетектор, освещаемый этим излучением и размещенный в фокальной области антенны. В этой системе связи оптическое излучение передатчика направляется не непосредственно на приемное устройство, а на отражающий рассеивающий элемент (потолок), а рассеянное этим элементом оптическое излучение попадает на приемную апертуру антенны (см. JP PN 2000-165324 /4/). Таким образом, известное приемное устройство можно рассматривать условно состоящим из следующих последовательно расположенных узлов: рассеивающий элемент, оптическая антенна, фотодетектор.A known open optical communication system containing a receiving device, which in turn contains a sequentially placed optical antenna, concentrating the optical radiation incident on it, and a photo detector illuminated by this radiation and placed in the focal region of the antenna. In this communication system, the optical radiation of the transmitter is directed not directly to the receiving device, but to the reflecting scattering element (ceiling), and the optical radiation scattered by this element is incident on the receiving aperture of the antenna (see JP PN 2000-165324 / 4 /). Thus, the known receiving device can be considered conditionally consisting of the following sequentially located nodes: scattering element, optical antenna, photodetector.
Недостатком известного устройства является наличие больших световых потерь, обусловленных тем, излучение рассеивается во все стороны при отражении от потолка, и лишь незначительная его часть попадает на приемную антенну. В результате снижается дальность связи, что делает устройство эффективным лишь в пределах офисных помещений. Кроме того, в данном устройстве возможен прием паразитных сигналов, т.к. в поле зрения ан,CC,3iA disadvantage of the known device is the presence of large light losses due to the fact that the radiation is scattered in all directions when reflected from the ceiling, and only a small part of it falls on the receiving antenna. As a result, the communication range is reduced, which makes the device effective only within the office premises. In addition, spurious signals can be received in this device, as in sight en, cc, 3i
темны могут попадать и лучи от других источников излучения, попадающие на отражающий рассеивающий элемент.Rays from other radiation sources falling on a reflecting scattering element can also be dark.
Заявляемые полезные модели направлены на повышение дальности и надежности связи путем увеличения размера области концентрации излучения попадающего на приемную антенну, до размеров, определяемых исходя из ожидаемой угловой нестабильности приемного терминала.The inventive utility models are aimed at increasing the range and reliability of communication by increasing the size of the region of the concentration of radiation incident on the receiving antenna to sizes determined on the basis of the expected angular instability of the receiving terminal.
Указанный результат достигается тем, что приемное устройство системы открытой оптической связи содержит последовательно размещенные приемную оптическую антенну, концентрирующую попадающее на нее оптическое излучение, и фотодетектор, освещаемый этим излучением, причем фотодетектор установлен по ходу распространения оптического излучения на расстоянии от антенны, определяемом из условия:This result is achieved by the fact that the receiver of the open optical communication system contains a sequentially placed receiving optical antenna concentrating the optical radiation incident on it, and a photo detector illuminated by this radiation, the photo detector being installed along the propagation of optical radiation at a distance from the antenna, determined from the condition:
F-(D + d)F- (D + d)
L,-P L, -P
ИЛИ из условия:OR from the condition:
F-(D-d). .DF- (D-d). .D
L, для Li F при ф - , L, for Li F with ф -,
где LI - расстояние от антенны до фотодетектора, м;where LI is the distance from the antenna to the photodetector, m;
F - фокусное расстояние антенны, м;F is the focal length of the antenna, m;
D - диаметр зрачка антенны, м;D is the pupil diameter of the antenna, m;
d -диаметр приемной апертуры фотодетектора, м;d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m;
Ф - требуемое угловое поле зрения приемного устройства , рад; при этомF - the required angular field of view of the receiving device, glad; wherein
D d; Ф -; Ф фо, FРD d; F -; F ph, FР
где фо- угловое разрешение антенны, рад.where is the angular resolution of the antenna, rad.
Указанный результат достигается тем, что приемное устройство системы открытой оптической связи содержит последовательно размещенные приемную оптическую антенну, концентрирующую попадающее на нее оптическое излучение, и установленный в фокальной плоскости антенны фотодетектор, освещаемый этим излучением, при этом устройство снабжено пропускающим рассеивающим элементом с неоднородностями толщины или объемными оптическими неоднородностями, причем поперечный размер В + фР В-фРРThis result is achieved by the fact that the receiver of the open optical communication system contains a sequentially placed receiver optical antenna concentrating the optical radiation incident on it, and a photo detector mounted in the focal plane of the antenna illuminated by this radiation, the device is equipped with a transmitting scattering element with inhomogeneities of thickness or volume optical inhomogeneities, with the transverse dimension B + fR B-fRR
обоих типов неоднородностей меньше диаметра светового пучка, проходящего через рассеивающий элемент, который размещен между антенной и фотодетектором по ходу распространения оптического излучения на расстоянии от антенны, определяемом из условия:both types of inhomogeneities are smaller than the diameter of the light beam passing through the scattering element, which is placed between the antenna and the photodetector along the propagation of optical radiation at a distance from the antenna, determined from the condition:
L 0 d + F(0 - ф),L 0 d + F (0 - f),
где L - расстояние от антенны до рассеивающего элемента, м; 6 - ширина диаграммы направленности оптического излучения, прошедшего через рассеивающий элемент, при освещении его плоской волной, рад; F - фокусное расстояние антенны, м; d -диаметр приемной апертуры фотодетектора, м; Ф - требуемое угловое поле зрения приемного устройства, рад;where L is the distance from the antenna to the scattering element, m; 6 - width of the radiation pattern of the optical radiation transmitted through the scattering element, when illuminated by a plane wave, rad; F is the focal length of the antenna, m; d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m; F - the required angular field of view of the receiving device, glad;
ф фо, FF f ph, ff
где фо- угловое разрешение антенны, рад.where is the angular resolution of the antenna, rad.
Указанный результат достигается тем, что приемное устройство системы открытой оптической связи содержит последовательно размещенные приемную оптическую антенну, концентрирующую попадающее на нее оптическое излучение, и фотодетектор, освещаемый этим излучением, при этом устройство снабжено пропускающим рассеивающим элементом с неоднородностями толщины или объемными оптическими неоднородностями, причем поперечный размер обоих типов неоднородностей меньше диаметра светового пучка, проходящего через рассеивающий элемент, который размещен между антенной и фотодетектором, и расстояния от антенны до рассеивающего элемента и до фотоприемника по ходу распространения оптического излучения определяются из условия:This result is achieved by the fact that the receiver of the open optical communication system contains sequentially placed a receiving optical antenna concentrating the optical radiation incident on it, and a photo detector illuminated by this radiation, the device is equipped with a transmitting scattering element with thickness inhomogeneities or volumetric optical inhomogeneities, and the transverse the size of both types of inhomogeneities is smaller than the diameter of the light beam passing through the scattering element, which p zmeschen between the antenna and the photodetector, and the distance from the antenna to the scattering member and the photodetector until the course of propagation of the optical radiation are determined from the condition:
Ь-0 ё + Ь,(0-ф) + В(1-) B-0 b + b, (0-f) + B (1-)
или из условия:or from the condition:
ь-0 а-нь,(0-ф) + о(-1) ,b-0 a-n-b, (0-f) + o (-1),
где L - расстояние от антенны до рассеивающего элемента, м; Li - расстояние от антенны до фотодетектора, м;where L is the distance from the antenna to the scattering element, m; Li is the distance from the antenna to the photodetector, m;
е - ширина диаграммы направленности оптического излучения, прошедшего через рассеивающий элемент при освещении его плоской волной, рад; F - фокусное расстояние антенны, м; d -диаметр приемной апертуры фотодетектора, м; Ф - требуемое угловое поле зрения приемного устройства, рад; D - диаметр зрачка антенны, м;e is the width of the radiation pattern of the optical radiation transmitted through the scattering element when illuminated by a plane wave, rad; F is the focal length of the antenna, m; d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m; F - the required angular field of view of the receiving device, glad; D is the pupil diameter of the antenna, m;
Ф фо, FF F ph, ff
где фо- угловое разрешение антенны, рад.where is the angular resolution of the antenna, rad.
Во всех трех заявляемых вариантах реализации приемных устройств системы открытой оптической связи решается задача повышения надежности связи без использования дорогостоящих систем слежения и взаимного наведения приемных и передающих устройств при их смещениях относительно друг друга, вызывающих отклонение связующей их линии визирования от оптической оси приемного терминала системы связи. Данная задача в заявленных объектах решается одним и тем же принципиальным путем увеличением размеров области концентрации попадающего на приемную антенну излучения до таких размеров, чтобы при ожидаемых расчетных или экспериментально установленных перемещениях приемного и передающего устройств системы связи относительно друг друга, сохранялась засветка фотодетектора принимаемым излучением.In all three claimed embodiments of the receiving devices of the open optical communication system, the problem of increasing the reliability of communication without using expensive tracking systems and mutual guidance of the receiving and transmitting devices when they are offset relative to each other, causing the link of their line of sight from the optical axis of the receiving terminal of the communication system to be solved, is solved. This problem in the claimed objects is solved in the same fundamental way by increasing the size of the concentration region of radiation incident on the receiving antenna to such a size that, with the expected calculated or experimentally established movements of the receiving and transmitting devices of the communication system relative to each other, the photodetector illumination by the received radiation is preserved.
Одним из возможных решений является установка фотодетектора на некотором расстоянии от фокальной области приемной антенны в тех местах, где область концентрации излучения (световое пятно) будет иметь достаточно большой поперечный размер. А именно: такой, чтобы при всех возможных смещениях приемного и передающего терминалов фотодетектор освещался бы принимаемым излучением. Поскольку требуемый размер указанного пятна зависит от целого ряда конструктивных факторов самого приемного устройства, то область установки фотодетектора находят в каждом конкретном случае с помощью предлагаемой математической зависимости. А поскольку таких возможных областей установки две (по обе стороны от фокуса приемной антенны), то и зависимостей для определения требуемогоOne of the possible solutions is to install a photodetector at some distance from the focal region of the receiving antenna in those places where the radiation concentration region (light spot) will have a sufficiently large transverse size. Namely: such that, at all possible offsets of the receiving and transmitting terminals, the photodetector would be illuminated by the received radiation. Since the required size of the indicated spot depends on a number of design factors of the receiving device itself, the installation area of the photodetector is found in each case using the proposed mathematical dependence. And since there are two such possible installation areas (on both sides of the focus of the receiving antenna), there are also dependencies for determining the required
(оптимального) местонахождения фотодетектора две. Естественно, что эффективная работа заявленных объектов возможна при соблюдении определенных условий. В частности, диаметр зрачка антенны D должен быть больше диаметра приемной апертуры фотодетектора. Только при соблюдении этого условия антенна «перехватывает и затем концентрирует на фотодетекторе больше света, чем попадало бы на фотодетектор в ее отсутствие, т.е. антенна выполняет свою основную функцию концентратора принимаемого сигнала. При этом под диаметром приемной апертуры фотодетектора здесь и в дальнейшем понимается размер входного зрачка этого фотодетектора. В зависимости от конкретной реализации таким зрачком может служить либо непосредственно светочувствительная площадка фотодетектора, либо входной торец световода, оптически связанного другим торцом с фотодетектором, либо входной зрачок иного вспомогательного оптического устройства, транспортирующего попадающий в него свет к светочувствительной площадке фотодетектора. Условия - 1 и , практически всегда выполняемыеThere are two (optimal) photodetector locations. Naturally, the effective operation of the declared facilities is possible under certain conditions. In particular, the pupil diameter of the antenna D must be larger than the diameter of the receiving aperture of the photodetector. Only if this condition is met, the antenna “intercepts and then concentrates more light on the photodetector than it would get on the photodetector in its absence, i.e. The antenna performs its main function as a hub of the received signal. Moreover, hereinafter, by the diameter of the receiving aperture of the photodetector is meant the size of the entrance pupil of this photodetector. Depending on the specific implementation, such a pupil can be either the directly photosensitive area of the photodetector, or the input end of the fiber optically connected by the other end to the photodetector, or the entrance pupil of another auxiliary optical device transporting the light that enters it to the photosensitive area of the photodetector. Conditions - 1 and almost always fulfilled
на практике, указывают на малость всех углов, фигурирующих в указанных зависимостях, что позволяет в приведенных уравнениях использовать вместо тангенсов и синусов этих углов значения самих углов и тем самым существенно упрощает все математические выражения. Условие ф - отражаетin practice, they indicate the smallness of all the angles appearing in the indicated dependencies, which makes it possible to use the angles themselves instead of the tangents and sines of these angles in the above equations, and thereby significantly simplifies all mathematical expressions. Condition f - reflects
то известное обстоятельство, что поле зрения устройства, состоящего из чувствительного элемента с диаметром d и фокусирующего элемента с фокусным расстоянием F, не может быть меньше d/F. Условие ф фо, соответствует тому, что угловое разрешение антенны (фо) на практике составляет небольшую долю от требуемого углового поля зрения приемного устройства, что позволяет не включать величину фо в используемые здесь математические формулы. Условие ф -, фигурирующее во второй формуле, означает,This is a well-known circumstance that the field of view of a device consisting of a sensitive element with a diameter d and a focusing element with a focal length F cannot be less than d / F. The condition Φ Φ0 corresponds to the fact that the angular resolution of the antenna (Φ0) in practice is a small fraction of the required angular field of view of the receiving device, which allows not to include the value of Φ0 in the mathematical formulas used here. Condition φ -, appearing in the second formula, means
что при LI F невозможно получить угловое поле зрения устройства, превышающее D/F.that with LI F it is impossible to obtain an angular field of view of the device exceeding D / F.
Другим вариантом увеличения светового пятна, освещающего фотодетектор, размещенный в фокальной области приемной антенны, является установка на пути светового пучка между антенной и фотодетектором пропускающего рассеивающего элемента. При этом необходима определенность в месте установки этого рассеивающего элемента. Например, если установить рассеивающий элемент близко к фотодетектору, то диаметр светового пятна, освещающего фотодетектор, практически не изменится, а если он будет размещен близко к антенне, имеющей большое фокусное расстояние, то размер светового пятна, попадающего на фотодетектор, будет чрезмерно велик, что приведет к неоправданным световым потерям. Поэтому оптимальным размером светового пятна (зависящего от положения рассеивающего элемента) будет такой, чтобы при предельных смещениях приемника и передатчика относительно их первоначально установленной оптической оси, фотодетектор оказывался на границах этого пятна.Another option for increasing the light spot illuminating the photodetector located in the focal region of the receiving antenna is to install a transmitting scattering element in the path of the light beam between the antenna and the photodetector. In this case, certainty is required at the installation site of this scattering element. For example, if you install a scattering element close to the photodetector, the diameter of the light spot illuminating the photodetector will not change, and if it is placed close to an antenna with a large focal length, the size of the light spot incident on the photodetector will be excessively large, which will result in unjustified light losses. Therefore, the optimal size of the light spot (depending on the position of the scattering element) will be such that at the maximum displacements of the receiver and transmitter relative to their originally installed optical axis, the photodetector will be at the boundaries of this spot.
Исходя из этого, задавшись определенными граничными условиями, мы можем найти оптимальное место установки рассеивающего элемента относительно приемной антенны по приведенным математическим зависимостям, которые справедливы при выполнении ряда условий, смысл большинства из которых разъяснен выше. Дополнительное условие 6 1 означает малость угла 0, что соответствует характеристикам реально используемых рассеивающих элементов.Based on this, given certain boundary conditions, we can find the optimal installation location of the scattering element relative to the receiving antenna according to the mathematical dependencies that are valid when a number of conditions are fulfilled, the meaning of most of which is explained above. An additional condition 6 1 means the smallness of the angle 0, which corresponds to the characteristics of the actually used scattering elements.
Если во втором варианте реализации приемного устройства предполагается, что расположение фотодетектора зафиксировано в фокальной плоскости антенны и варьируется только положение рассеивающего элемента относительно приемной антенны, то в третьем варианте реализации предусмотрены вариации положения как фотодетектора, так и рассеивающего элемента относительно этой антенны. При этом, поскольку рассеивающий элемент может устанавливаться и до и после фокуса, то взаимное размещение элементов определяется по двум математическим выражениям, в зависимости от того, где находится рассеивающий элемент. Указанные выражения справедливы, как и в предыдущих случаях, при наличии определенных условий, смысл которых разъяснен выше.If in the second embodiment of the receiving device it is assumed that the location of the photodetector is fixed in the focal plane of the antenna and only the position of the scattering element relative to the receiving antenna varies, then in the third embodiment, variations in the position of both the photodetector and the scattering element relative to this antenna are provided. Moreover, since the scattering element can be installed before and after the focus, the relative positions of the elements are determined by two mathematical expressions, depending on where the scattering element is located. These expressions are valid, as in previous cases, under certain conditions, the meaning of which is explained above.
Сущность заявляемых приемных устройств поясняется примерами их реализации и чертежами. На фиг.1 условно показана принципиальная схема приемного устройства по п.1 формулы полезной модели с двумя вариантами размещения фотодетектора; на фиг.2 показана принципиальная схема реализации устройства по п.2 формулы; на фиг.З показана принципиальная схема реализации устройства по п.З формулы с двумя вариантами размещения фотодетектора и рассеивающего элемента.The essence of the claimed receiving devices is illustrated by examples of their implementation and drawings. Figure 1 conventionally shows a schematic diagram of a receiving device according to claim 1 of the formula of a utility model with two options for placing a photo detector; figure 2 shows a schematic diagram of the implementation of the device according to claim 2 of the formula; on Fig.3 shows a schematic diagram of the implementation of the device according to claim 3 of the formula with two options for placing a photodetector and a scattering element.
Устройство, представленное на фиг.1, в самом общем виде содержит приемную оптическую антенну 1, которая может быть выполнена из любых известных оптических элементов, обеспечивающих концентрацию попадающего на них излучения. Это могут быть различные линзы, объективы, голографические фокусирующие элементы и т.п. Устройство содержит фотодетектор 2 или 2, в зависимости от его местонахождения относительно фокуса приемной антенны. Кроме этих элементов приемное устройство во всех вариантах реализации, в том числе и описываемых ниже, содержит и другие узлы и детали, необходимые для его функционирования, и выбираемые из числа известных. На чертежах они не приводятся, как известные из уровня техники и не относящиеся к сущности предлагаемых технических решений.The device shown in figure 1, in its most general form, contains a receiving optical antenna 1, which can be made of any known optical elements that ensure the concentration of radiation incident on them. It can be various lenses, lenses, holographic focusing elements, etc. The device contains a photodetector 2 or 2, depending on its location relative to the focus of the receiving antenna. In addition to these elements, the receiving device in all implementations, including those described below, contains other components and parts necessary for its functioning, and selected from among the known. In the drawings they are not given as known from the prior art and not related to the essence of the proposed technical solutions.
Устройство функционирует следующим образом. Сначала на основе проведенных расчетов или экспериментов определяется возможная величина обусловленного различными факторами углового смещения передающего терминала относительно оптической оси антенны приемного терминала во время сеанса связи и определяется требуемое угловое поле зрения приемного устройства. После этого, исходя из параметров приемной антенны по уравнениям, приведенным в формуле полезной модели, определяется место установки фотодетектора относительно приемной антенны. Модулированное информационным сигналом оптическое излучение от передатчика, входящего в систему связи, попадает на приемную антенну 1, концентрируется ею на фотодетекторе 2, где преобразуется в электрический сигнал и затем демодулируется.The device operates as follows. First, based on the calculations or experiments, the possible value of the angular displacement of the transmitting terminal relative to the optical axis of the receiving terminal during the communication session is determined by various factors, and the required angular field of view of the receiving device is determined. After that, based on the parameters of the receiving antenna according to the equations given in the formula of the utility model, the location of the photodetector relative to the receiving antenna is determined. The optical radiation modulated by the information signal from the transmitter entering the communication system enters the receiving antenna 1, is concentrated by it on the photodetector 2, where it is converted into an electrical signal and then demodulated.
Устройство, представленное на фиг.2, содержит приемную оптическую антенну 1, которая может быть выполнена также, как и в предыдущем варианте реализации, а также установленный в фокальной области антенны фотодетектор 2 и размещенный между антенной и фотодетектором пропускающий рассеивающий элемент 3. В качестве такого элемента может использоваться пластина из любого прозрачного материала, имеющего поверхностные неоднородности (например, матовая) или объемные неоднородности показателя преломления. Место расположения рассеивающего элемента определяется из соотношения , приведенного в п.2 формулы полезной модели,The device shown in figure 2, contains a receiving optical antenna 1, which can be performed as in the previous embodiment, as well as a photodetector 2 installed in the focal region of the antenna and placed through the antenna and the photodetector transmitting scattering element 3. As such element can be used a plate of any transparent material having surface inhomogeneities (for example, matte) or volumetric inhomogeneities of the refractive index. The location of the scattering element is determined from the ratio given in paragraph 2 of the formula of the utility model,
исходя из заданного углового поля зрения приемного устройства, параметров антенны и самого рассеивающего элемента.based on a given angular field of view of the receiving device, the parameters of the antenna and the scattering element itself.
Данный вариант приемного устройства работает следующим образом. Модулированное информационным сигналом оптическое излучение от передатчика попадает на приемную антенну 1, ею концентрируется и направляется на пропускающий рассеивающий элемент 3, который искажает волновой фронт сходящегося пучка. В результате размер светового пятна в плоскости приемной апертуры фотодетектора превышает диаметр этой приемной апертуры, причем размер пятна зависит от ширины диаграммы направленности оптического излучения, прошедшего через рассеивающий элемент, и от расстояния от рассеивающего элемента до фотодетектора. Попавшее на фотодетектор излучение обрабатывается известным образом.This version of the receiving device operates as follows. The optical radiation modulated by the information signal from the transmitter enters the receiving antenna 1, it is concentrated and sent to a transmitting scattering element 3, which distorts the wavefront of the converging beam. As a result, the size of the light spot in the plane of the receiving aperture of the photodetector exceeds the diameter of this receiving aperture, and the size of the spot depends on the width of the radiation pattern of the optical radiation transmitted through the scattering element and on the distance from the scattering element to the photodetector. The radiation incident on the photodetector is processed in a known manner.
Третий вариант реализации приемного устройства, представленный на фиг.З, содержит все те же элементы, что и устройство на фиг.2 и отличается тем, что фотодетектор 2 размещен не строго в фиксированном положении (в фокальной плоскости антенны), а может находиться на различных расстояниях от нее. Взаимное расположение всех элементов - приемной антенны, рассеивающего элемента и фотодетектора определяется по уравнениям, приведенным в п.З формулы полезной модели. Работает устройство также, как и описанное выше.The third embodiment of the receiving device, shown in Fig. 3, contains all the same elements as the device in Fig. 2 and differs in that the photodetector 2 is not placed strictly in a fixed position (in the focal plane of the antenna), but can be on different distances from her. The relative position of all elements - the receiving antenna, the scattering element and the photodetector is determined by the equations given in paragraph 3 of the utility model formula. The device also works as described above.
Claims (3)
или из условия
где L1 - расстояние от антенны до фотодетектора, м;
F - фокусное расстояние антенны, м;
D - диаметр зрачка антенны, м;
d - диаметр приемной апертуры фотодетектора, м;
φ - требуемое угловое поле зрения приемного устройства, рад,
при этом
где φ0 - угловое разрешение антенны, рад.1. The receiver of the open optical communication system, comprising sequentially placed a receiving optical antenna, concentrating the optical radiation incident on it, and a photo detector illuminated by this radiation, the photo detector being installed along the propagation of optical radiation at a distance from the antenna, determined from the condition
or from the condition
where L 1 is the distance from the antenna to the photodetector, m;
F is the focal length of the antenna, m;
D is the pupil diameter of the antenna, m;
d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m;
φ is the required angular field of view of the receiving device, glad
wherein
where φ 0 is the angular resolution of the antenna, rad.
L•θ = d+F(θ-φ),
где L - расстояние от антенны до рассеивающего элемента, м;
θ - ширина диаграммы направленности оптического излучения, прошедшего через рассеивающий элемент, при освещении его плоской волной, рад;
F - фокусное расстояние антенны, м;
d - диаметр приемной апертуры фотодетектора, м;
φ - требуемое угловое поле зрения приемного устройства, рад;
где φ0 - угловое разрешение антенны, рад.2. A receiver of an open optical communication system comprising a sequentially placed receiving optical antenna concentrating the optical radiation incident on it and a photodetector installed in the focal plane of the antenna illuminated by this radiation, wherein the device is equipped with a transmitting scattering element with thickness inhomogeneities or volumetric optical inhomogeneities, moreover, the transverse dimension of both types of inhomogeneities is less than the diameter of the light beam passing through the scattering element, to tory disposed between the antenna and the photodetector in the course of propagation of the optical radiation at a distance from the antenna determined from the condition
L • θ = d + F (θ-φ),
where L is the distance from the antenna to the scattering element, m;
θ is the width of the radiation pattern of the optical radiation transmitted through the scattering element, when illuminated by a plane wave, rad;
F is the focal length of the antenna, m;
d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m;
φ is the required angular field of view of the receiving device, rad;
where φ 0 is the angular resolution of the antenna, rad.
или из условия
где L - расстояние от антенны до рассеивающего элемента, м;
L1 - расстояние от антенны до фотодетектора, м;
θ - ширина диаграммы направленности оптического излучения, прошедшего через рассеивающий элемент при освещении его плоской волной, рад;
F - фокусное расстояние антенны, м;
d - диаметр приемной апертуры фотодетектора, м;
φ - требуемое угловое поле зрения приемного устройства, рад;
D - диаметр зрачка антенны, м;
где φ0 - угловое разрешение антенны, рад.
or from the condition
where L is the distance from the antenna to the scattering element, m;
L 1 is the distance from the antenna to the photodetector, m;
θ is the width of the radiation pattern of the optical radiation transmitted through the scattering element when illuminated by a plane wave, rad;
F is the focal length of the antenna, m;
d is the diameter of the receiving aperture of the photodetector, m;
φ is the required angular field of view of the receiving device, rad;
D is the pupil diameter of the antenna, m;
where φ 0 is the angular resolution of the antenna, rad.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130361/20U RU28302U1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130361/20U RU28302U1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU28302U1 true RU28302U1 (en) | 2003-03-10 |
Family
ID=37994270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002130361/20U RU28302U1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU28302U1 (en) |
-
2002
- 2002-11-18 RU RU2002130361/20U patent/RU28302U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11041753B2 (en) | Light detection using an aperture | |
| KR920005443B1 (en) | Optical sensor | |
| EP1313222B1 (en) | Method and apparatus for self-monitoring of proximity sensors | |
| US11796713B2 (en) | Device and method for optically surveilling at least one area | |
| CN201622345U (en) | Laser distance measurement device | |
| EP0768542B2 (en) | Optical distance measuring apparatus | |
| US11408765B2 (en) | Optical detector and system therefor | |
| CN105609920A (en) | Underwater visible light communication receiving antenna device | |
| RU28302U1 (en) | OPEN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM RECEIVER (OPTIONS) | |
| CN201004103Y (en) | Single fiber multi-direction photoelectric module | |
| US12050031B2 (en) | Detector and tracker | |
| KR20050077455A (en) | Optical antenna and wireless optical system using the same | |
| JPS604844A (en) | Water-air discriminating apparatus | |
| JPH0342642B2 (en) | ||
| RU2554519C1 (en) | Optical information extractor | |
| EP4056965A1 (en) | Optical sensing system | |
| RU2272358C1 (en) | Two-way optical communication device | |
| JP3297968B2 (en) | Limited reflection type photoelectric sensor | |
| RU2000526C1 (en) | Two-coordinate sensor of tracking system of solar power plant | |
| US20220364915A1 (en) | Optical power meter for safe operation of optical wireless power systems | |
| RU2346393C1 (en) | Terminal for clear optical communication | |
| SU1469345A1 (en) | Photoelectric accumulator | |
| JPS62289713A (en) | Reflection type photoelectric sensor | |
| CN114814784A (en) | Laser receiving module and laser radar | |
| JP3080630B2 (en) | Semiconductor vibration sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20070131 |
|
| ND1K | Extending utility model patent duration | ||
| ND1K | Extending utility model patent duration |
Extension date: 20151118 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131119 |