ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ Российский патент 2022 года по МПК H04B10/60 

Изобретение относится к областям оптической связи и беспроводной передачи энергии, в частности к лазерным системам передачи информации, и может быть использовано для организации приема и передачи данных в пределах прямой видимости по атмосферному или космическому оптическому каналу на автономном узле связи, лишенном источника электропитания аппаратуры связи.

В области передачи данных все большую нишу занимают оптоволоконные системы, характеризуемые высокой скоростью передачи данных, большой дальностью, помехозащищенностью. В настоящее время появились разработки в области передачи световой энергии по оптическому волокну с целью фотоэлектрического преобразования на оконечном устройстве для слаботочного электропитания аппаратуры оконечного устройства, исключая необходимость подведения электроэнергии по металлическим проводам, понижающего помехозащищенность и увеличивающего стоимость прокладывания коммуникационных сетей. В случаях, когда невозможно или нецелесообразно прокладывать оптоволоконную линию, устанавливают атмосферную оптическую линию связи (АОЛС). Применение АОЛС перспективно, когда узлы связи находятся в пределах прямой видимости, особенно, если хотя бы один из них размещен на подвижном объекте, или когда требуется организация временной линии связи.

Известно устройство оптического приемника лазерной линии связи (см. патент RU 2126592, МПК Н04В 10/06, опубл. 20.02.1999), содержащее последовательно расположенные на оптической оси оптическую приемную систему (ОПС), голографический отражающий фильтр, светофильтр, первый и второй фотодетекторы, выходы которых электрически соединены с устройством обработки. Голографический отражающий фильтр расположен на оптической оси под углом а к оси между ОПС и светофильтром.

Устройство учитывает изменение фоновой обстановки в процессе приема сообщения, однако требует для своего функционирования наличия в устройстве источника электропитания.

Известен приемник излучения лазерно-лучевого канала управления (см. патент RU 196583, МПК G01J 1/02, опубл. 05.03.2020), содержащий однолинзовый объектив и кремниевый фотодиод, установленные в корпусе. Линза объектива выполнена из цветного оптического инфракрасного (ИК) стекла с нижней границей полосы пропускания, близкой длине волны лазерного излучателя 1,06 мкм, например из цветного оптического ИК-стекла марки ИКС970. Выполнение линзы объектива из цветного оптического ИК-стекла позволяет упростить конструкцию приемника излучения и повысить коэффициент пропускания объектива.

Известный приемник лазерного канала управления предназначен для создания лазерных систем телеориентации движущихся объектов и, вследствие очень малой мощности принимаемого излучения, не может быть использован для создания полноценных оптических линий связи с беспроводным энергоснабжением.

Известен фотоэлектрический приемник системы оптической связи (см. патент RU 2154909, МПК Н04В 10/12, опубл. 20.08.2000), содержащий сверхпроводящий фотодетектор с восстанавливающимися после отжига свойствами, изменяемыми при радиационном и электромагнитном облучении, криогенную систему, блок установки и стабилизации рабочей точки и отжига, и демодулятор.

В известном фотоэлектрическом приемнике обеспечивается увеличение чувствительности к оптическому излучению в широком спектральном диапазоне за счет большой крутизны сверхпроводящего перехода. Недостатком известного фотоэлектрического приемника является сложность его конструкции и значительное ресурсо- или энергопотребление криогенной системы и установки отжига, что препятствует его использованию на автономном узле связи.

Известно фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи (см. патент RU 2170491, МПК Н04В 10/12, опубл. 10.07.20001), включающее матрицу оптических датчиков, плоскость которой расположена перпендикулярно оптической оси линии связи, приемник излучения, расположенный в центре матрицы и связанный механически с матрицей, блок перемещения, блок управления, производящий вычисление координат энергетического центра пятна оптического излучения на указанной матрице и формирующий сигнал рассогласования между координатами энергетического центра пятна оптического излучения на матрице и центром приемной апертуры приемника.

Преимуществом известного фотоэлектрического приемного устройства является применение в его составе матрицы оптических датчиков, позволяющей осуществлять точную и динамически подстраиваемую юстировку положения приемника излучения и, при уменьшенной расходимости оптического излучения обеспечивать снижение требований к мощности передатчика, или увеличить дальность связи, или увеличить скорость и качество передачи информации. Недостатком известного фотоэлектрического приемного устройства являются большое количество оптоэлектронных компонент, что снижает его надежность, а также значительное энергопотребление на нужды блока перемещения, что препятствует его использованию при отсутствии канала беспроводного приема энергии.

Известно фотоэлектрическое приемное устройство для атмосферной оптической связи (патент RU 2174741, МПК Н04В 10/10, опубл. 10.10.2001), включающее многоапертурную приемную антенну, состоящую из N (где N ≥ 2) приемных объективов, связанных с помощью волоконно-приемной шины, выполненной в виде N световолокон, с приемником, при этом входные торцы световолокон установлены в фокусе соответственно N приемных объективов, а выходные торцы N световолокон установлены в фокальной плоскости коллимирующего объектива приемного устройства. Приемное устройство также содержит последовательно установленные за коллимирующим объективом оптически и механически связанные диск автоматической регулировки усиления оптического сигнала, интерференционный фильтр, фокусирующий объектив, фотоприемник, нормирующий усилитель, блок формирования информационного потока, усилитель, пороговый блок, исполнительное устройство, блок управления приводом, на котором установлен диск автоматической регулировки усиления оптического сигнала.

Достоинством известного приемного устройства является его способность за счет определенным образом расположенных приемных субапертур обеспечивать эффективную компенсацию флуктуаций сигнала, вызванных турбулентностью атмосферы, повышая надежность работы при любых атмосферных условиях. К недостаткам известного устройства можно отнести потери части принимаемого излучения из-за разнесенного характера приемных субапертур - приемных объективов, при котором излучение, попадающее между поверхностями объективов, не участвует в выработке информационного сигнала, что обуславливает необходимость использования более мощных источников излучения и приводит к снижению энергетической эффективности устройства.

Известно фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи (см. патент RU 56097, МПК Н04В 11/00, Н04В 10/10, опубл. 27.08.2006), включающее инфракрасный приемник, блок преобразования, содержащий усилитель, устройство сравнения сигналов (компаратор), электронный ключ. Инфракрасный приемник дополнительно оборудован индивидуальным параболическим отражателем с линзой, причем инфракрасный приемник установлен стационарно в пределах прямой видимости.

Достоинством известного приемного устройства является простота его конструкции. В качестве недостатка можно указать на неоптимальное расположение друг относительно друга концентрирующих элементов - линзы и параболического зеркала, обладающих дублирующими функциями.

Известно фотоэлектрическое приемное устройство беспроводной оптической линии связи (см. патент RU 2451397, МПК Н04В 10/10, опубл. 02.05.2012), включающее расположенные один за другим фокусирующий объектив, узкополосный светофильтр и фотоприемник, при этом в фотоприемнике установлен матричный концентратор оптического излучения, состоящий из матрицы короткофокусных фокусирующих линзовых элементов и матрицы призменных отклоняющих элементов.

Известное фотоэлектрическое приемное устройство позволяет концентрировать приходящее информационное оптическое излучение на фоточувствительной поверхности фотоприемника малой площади даже в случае отклонения направления падения излучения от оптической оси концентратора. Недостатками известного устройства являются большое количество поверхностей оптической концентрирующей системы на пути излучения, что приводит к паразитным отражениям на этих поверхностях и ослаблению оптического информационного сигнала, а также необходимость наличия в устройстве источника электропитания.

Известен приемник излучения лазерно-лучевого канала управления (см. патент RU 157846, МПК G01J 1/02, опубл. 20.12.2015), включающий однолинзовый объектив и кремниевый фотодиод, установленные в корпусе, причем линза объектива выполнена из цветного оптического ИК-стекла с нижней границей полосы пропускания, близкой длине волны лазерного излучателя 1,06 мкм, имеющего полосу пропускания от 0,96 мкм до 2,4 мкм.

Достоинством известного приемника является упрощение конструкции, в результате чего повысился коэффициент пропускания объектива и снизилась трудоемкость изготовления и себестоимость приемника за счет уменьшения количества и упрощения его конструктивных элементов. К недостаткам следует отнести неспособность однолинзовой конструкции объектива эффективно концентрировать на фотодиоде излучение, направление распространения которого отклоняется от оптической оси объектива.

Известно фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи (см. заявка JP 2009027215, МПК Н04В 10/04, H01L 31/0232, H01L 31/10, Н04В 10/02, Н04В 10/06, Н04В 10/14, опубл. 05.02.2009), совпадающее с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятое за прототип. Фотоэлектрическое приемное устройство-прототип включает концентратор информационного излучения, состоящий из фокусирующий линзы, в фокусе которого установлен фотодиод для приема информационного света, подключенный к электронному блоку обработки информационных сигналов, выход которого предназначен для подключения к входу активного оборудования автономного узла связи, фотоэлектрический преобразователь для приема энергии света, снабженный электродом для отвода электроэнергии и смещения фотодиода, и подключенный электродом к устройству накопления электроэнергии в виде конденсатора, подключенного к фотодиоду и фотоэлектрическому преобразователю в точке их последовательного соединения анодом одного к катоду другого, при этом другой конец конденсатора соединен электрически с землей. Ток насыщения фотоэлектрического преобразователя должен быть больше тока насыщения фотодиода. Излучение на фотодиод и фотоэлектрический преобразователь подается с помощью оптического волокна и фокусируется линзой. Фоточувствительные поверхности фотодиода и фотоэлектрического преобразователя могут быть смещены друг относительно друга в плоскости подложки, при этом используется осветительный жгут из двух оптических волокон, или полупроводниковые слои фотодиода могут быть сформированы на поверхности фотоэлектрического преобразователя, выращенного на несущей подложке, в этом случае применяется одно оптическое волокно, по которому одновременно распространяются сигнальное и питающее излучения, а длины их волн различаются.

Задачей настоящего технического решения является разработка фотоэлектрического приемного устройства оптической линии связи, которое бы не требовало как подводки проводной линии электропитания, так и использования энергонакопителя с большими значениями массогабаритных характеристик для долговременного электропитания автономного узла связи.

Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи включает по меньшей мере один концентратор информационного излучения, в фокусе которого установлен фотодиод, подключенный к электронному блоку обработки информационных сигналов, выход которого предназначен для подключения к входу активного оборудования автономного узла связи, по меньшей мере один фотоэлектрический преобразователь для приема энергии излучения, снабженный электродами для отвода электроэнергии и подключенный электродами к накопителю электроэнергии. Новым в фотоэлектрическом приемном устройстве является то, что фотоэлектрический преобразователь, предназначенный для приема мощного лазерного излучения, установлен перед концентратором информационного излучения, фотодиод выполнен в виде быстродействующего инфракрасного фотодиода, электронный блок обработки информационных сигналов включает последовательно соединенные усилитель, компаратор, триггер Шмидта и декодер, а перед накопителем электроэнергии установлены последовательно соединенные DC-преобразователь-стабилизатор напряжения постоянного тока и регулятор заряда для накопителя электроэнергии.

Концентратор может быть выполнен в виде фокусирующего параболоторического зеркала.

Концентратор может быть выполнен в виде конического фокона, в частности, пирамидального, с фокусирующей линзой, размещенной в плоскости широкого края фокона и вписанной в его апертуру.

Фокусирующая линза может быть выполнена в виде линзы Френеля.

Фокусирующая линза может быть выполнена в виде плоско-выпуклой линзы.

Фокон может быть выполнен с зеркальной внутренней поверхностью. Фокон может быть выполнен с зачерненной матовой внутренней поверхностью.

Перед быстродействующим инфракрасным фотодиодом может быть установлен светофильтр.

Быстродействующий фотодиод может быть выполнен на основе лавинной или pin-структуры на основе Ge или на основе InGaAs полупроводниковых структур со спектральной полосой поглощения в инфракрасной области.

Оба электрода на противоположных поверхностях фотоэлектрического преобразователя для приема энергии лазерного излучения могут быть выполнены в виде сетки.

Фотоэлектрический преобразователь может быть выполнен на основе кремниевой HJT-структуры с двусторонней чувствительностью.

Фотоэлектрический преобразователь должен обладать значительным внешним квантовым выходом на длине волны лазерного излучения, передающего энергию, и иметь относительно большую площадь для сбора максимального количества лазерного излучения, имеющего особенность расходиться на значительном расстоянии от источника, а также для обеспечения эффективного конвективного охлаждения и сброса излишков тепла, выделяющегося в фотоэлектрическом преобразователе при поглощении излучения, которое не было преобразовано в электричество, что должно предотвратить уменьшение эффективности фотоэлектрического преобразования из-за паразитного нагрева. Плоскость фотоэлектрического преобразователя может образовывать небольшой угол с плоскостью, перпендикулярной оси информационного луча, величина которого зависит от расходимости информационного излучения и расстояния между узлами связи, обеспечивающий отсутствие зеркального отражения информационного луча в направлении его излучателя. Фотоэлектрический преобразователь может быть изготовлен, например, на основе кремниевой HJT-структуры, используемой для серийного производства солнечных элементов, с двусторонней чувствительностью. Для обеспечения работоспособности фотоэлектрического приемного устройства фотоэлектрический преобразователь должен иметь конструкцию, обеспечивающую пропускание существенной доли информационного излучения, например, иметь тыльный электрод в виде светопропускающей контактной сетки, а его материалы не должны обладать значительным поглощением в спектральном диапазоне информационного излучения. Длины волн энергетического и информационного излучений должны соответствовать спектральным «окнам» прозрачности атмосферы в случае организации атмосферной линии связи и могут удовлетворять требованию невидимости для человеческого глаза. При этом излучение лазера, передающего энергию, должно лежать в спектральном диапазоне, в котором излучение будет практически полностью поглощаться в фотоэлектрическом преобразователе и не влиять на работоспособность быстродействующего фотодиода. В практическом плане это означает, что длина волны излучения энергетического лазера должна быть короче, чем длина волны информационного излучения, например, энергетический лазер излучает на длине волны (0,78-1,0) мкм, а быстродействующий инфракрасный фотодиод принимает излучение на длине волны (1,2-1,55) мкм. Расположенный перед быстродействующим фотодиодом фотоэлектрический преобразователь будет защищать фотодиод от части внешней паразитной засветки, выполняя роль дополнительного светофильтра. Непосредственно над фоточувствительной поверхностью быстродействующего фотодиода может быть размещен светофильтр, защищающий фотодиод от внешнего паразитного излучения в диапазоне оптической прозрачности фотоэлектрического преобразователя. Информационный фотодиод должен иметь малую площадь фоточувствительной поверхности для уменьшения его электрической емкости и повышения быстродействия, а для повышения уровня регистрируемого информационного сигнала должен использоваться концентратор, собирающий на фотодиод информационное излучение с относительно большой площади. В случае применения в качестве концентратора фокусирующей линзы и конического фокона с зеркальной внутренней поверхностью, последний обеспечивает отражение части рассеянного или отклоненного от оптической оси концентратора информационного излучения на фоточувствительную поверхность быстродействующего фотодиода, располагаемого в вершине фокона. Фокон может иметь внутреннюю поверхность, выполненную из черного матового материала, для предотвращения переотражения на фоточувствительную поверхность быстродействующего фотодиода излучения, поступающего по направлению, не параллельному оптической оси концентратора, с целью геометрического выделения в пространстве узкого телесного угла, на оси которого находится источник оптического информационного излучения и уменьшения, таким образом, паразитной засветки быстродействующего фотодиода излучением, приходящим из остального пространства вне указанного телесного угла, что применимо в случае, если уровень прямого информационного излучения достаточен для его уверенного приема, а направление на источник информационного излучения может выдерживаться с достаточной высокой точностью. В случае, если апертура лазерного луча, передающего энергию, вблизи фотоэлектрического приемного устройства занимает большую площадь, и требуется вырабатывать большую электрическую энергию для питания более мощной нагрузки, то может использоваться несколько фотоэлектрических преобразователей, возможно, различных форм и размеров, размещаемых в одной плоскости, образующих фотоприемную панель с большой суммарной площадью фоточувствительных поверхностей и максимально плотной упаковкой фотоэлектрических преобразователей, технологические зазоры между которыми заполняются непрозрачным для излучения энергетического лазера материалом, при этом фотоприемная панель должна обладать центром симметрии и позволять формировать из фотоэлектрических преобразователей группы, в каждой из которых фотоэлектрические преобразователи будут электрически соединяться параллельно, каждая группа будет генерировать примерно одинаковый фототок при условии центросимметричного распределения интенсивности энергетического луча в плоскости фотоприемной панели и совпадении их центров симметрии, а группы между собой должны электрически соединяться последовательно. Для экономии полупроводниковых материалов и уменьшения себестоимости фотоприемной панели может применяться не плотная упаковка фотоэлектрических преобразователей в общей плоскости, а их размещение с промежутками, которые заполняются отражателями в виде пирамид (или их отдельных граней) с зеркальными внешними поверхностями граней, отражающими падающее на них лазерное излучение на поверхности фотоэлектрических преобразователей, что позволяет выбирать такое расположение фотоэлектрических преобразователей стандартной формы и размера, при котором фотогенерируемые в каждом из них токи будут близки по своим значениям, что упростит коммутацию между ними и повысит общую эффективность фотоприемной панели. Если при этом апертура информационного луча также имеет большую площадь вблизи фотоэлектрического приемного устройства, и необходимо увеличивать чувствительность фотоэлектрического приемного устройства к информационным сигналам, то позади фотоприемной панели вплотную к ней может быть размещен массив концентраторов с быстродействующими фотодиодами, образующий осесимметричную фигуру, ось которой перпендикулярна плоскости фотоприемной панели и проходит через ее центр симметрии. При этом светособирающая поверхность массива концентраторов не выступает за края фоточувствительной поверхности фотоприемной панели. Быстродействующие фотодиоды рекомендуется подключать с внешним смещением и электрически соединить параллельно, при этом электронный блок должен быть оптимизирован для обработки импульсов тока.

Настоящее техническое решение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена структура фотоэлектрического приемного устройства оптической линии связи в форме блок-схемы;

на фиг.2 показана в увеличенном масштабе область А фокусирующей линзы и фотоэлектрического преобразователя, указанная на фиг.1.

Настоящее фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи (см. фиг.1) включает, например, три плоских с относительно большой площадью фотоэлектрических преобразователя 1 мощного лазерного излучения с двусторонней чувствительностью, каждый из которых заключен (см. фиг.2) между защитной прозрачной полимерной ламинирующей пленкой 2 и осветленным стеклом 3, предохраняющим фотоэлектрический преобразователь 1 от изгибов. На поверхности осветленного стекла 3, противоположной от фотоэлектрического преобразователя 1, сформирована фокусирующая линза 4, например, линза Френеля или плоско-выпуклая линза. Фокусирующая линза 4 выполнена, например, из прозрачного силикона, и фокусирует прошедшее через фотоэлектрический преобразователь 1 информационное излучение на быстродействующем фотодиоде 5, защищенном от паразитной засветки светофильтром б. Жесткая рамка 7 соединяет в единую конструкцию осветленное стекло 3 с расположенными на нем фотоэлектрическим преобразователем 1, защитной прозрачной полимерной ламинирующей пленкой 2 и фокусирующей линзой 4 с быстродействующим фотодиодом Бис коническим фоконом 7, например, с зеркальной внутренней поверхностью. Фокон 7 (см. фиг.1) занимает промежуток между фокусирующей линзой 4 и быстродействующим фотодиодом 5, образуя вместе с фокусирующей линзой 4 концентратор 8 информационного излучения. Быстродействующие фотодиоды 5 подключены параллельно к первой коммутационной плате (КП1) 9, выход которой подключен к входу электронного блока 10 для обработки информационных сигналов, содержащего последовательно соединенные усилитель (У) 11, ВЧ-преобразователь (ВЧП) 12 с компаратором и триггером Шмидта (на чертеже не показаны) и декодер (Д) 13, выход которого предназначен для подключения к входу активного оборудования (ОУС) 14 автономного узла связи. Фотоэлектрические преобразователи 1 для приема энергии лазерного излучения снабжены электродами 15 для отвода электроэнергии, установлены перед концентраторами 8 информационного излучения и подключены электродами 15 к второй коммутационной плате (КП2) 16, выход которой соединен с входом устройства 17 преобразования и накопления электроэнергии, включающего последовательно соединенные DC-преобразователь-стабилизатор (ДСП) 18 напряжения постоянного тока, регулятор заряда (РЗ) 19 и накопитель электроэнергии (НЭ) 20 (например, в виде аккумулятора или ионистора), подключаемый к цепи электропитания электронного блока 10 и к цепи электропитания ОУС 14.

Настоящее фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи работает следующим образом.

На одном из узлов связи по открытому оптическому каналу, например, лазерной связи, выступающем в качестве станции абонентского доступа, формируют два оптических луча, один из которых - мощный лазерный с непрерывным ли квазинепрерывным, например, невидимым для человеческого глаза, излучением с длиной волны, например, (0,78-1,0) мкм, предназначенный для передачи энергии, другой - высокочастотно модулированный, например, лазерный, с длиной волны, например, (1,2-1,55) мкм, предназначенный для передачи данных. Диаграмма направленности каждого из лучей формируется своим коллиматором, обеспечивающим заданную, как правило, минимальную, расходимость и распределение интенсивности в апертуре луча, близкое к равномерному (с «плоской» вершиной). Выходные коллиматоры располагают рядом друг с другом, а выходящие лучи направляют в одну точку на удаленном автономном узле связи. С учетом значительных расстояний передачи по лазерным линиям связи два луча можно считать параллельными, их апертуры на удаленном автономном узле связи - совпадающими. На автономном узле связи размещают настоящее фотоэлектрическое приемное устройство. Центр фотоприемной панели совмещают с центром апертуры лучей. Более коротковолновое мощное лазерное излучение, прошедшее через защитную полимерную ламинирующую пленку 2 и попавшее в кремниевую HJT-структуру фотоэлектрических преобразователей 1 фотоприемной панели, полностью поглощается в указанной структуре, участвуя в фотоэлектрическом преобразовании. Более длинноволновое информационное излучение, частично рассеиваясь и отражаясь на границах раздела между полимерной пленкой 3 и кремниевой HJT-структурой фотоэлектрического преобразователя 1, кремниевой HJT-структурой и осветленным стеклом 3, осветленным стеклом 3 и силиконом фокусирующей линзы 4 (например, линзы Френеля), силиконом фокусирующей линзы 4 и воздухом, проходит через полимерную пленку 2, фотоэлектрический преобразователь 1 (практически не поглощаясь в нем), осветленное стекло 3 и силикон фокусирующей линзы 4 и далее фокусируется фокусирующими линзами 4 на фоточувствительных поверхностях массива быстродействующих фотодиодов 5. Часть информационного излучения, прошедшего через фокусирующую линзу Френеля 4, но рассеявшегося на ее гранях, или при падении на фокусирующую линзу 4 имевшего направление, отличающееся от нормального к плоскости фокусирующей линзы 4 так, что оно фокусируется вне фоточувствительной поверхности быстродействующего фотодиода 5, попадает на зеркальную внутреннюю поверхность фокона 7 и в значительной доле переотражается на поверхность фотодиода 5. Также фокон 7 защищает быстродействующий фотодиод 5 от паразитной внешней боковой засветки. Часть информационного излучения, дошедшего до фоточувствительной поверхности быстродействующего фотодиода 5, преобразуется в нем в фототок. Быстродействующие фотодиоды 5 предпочтительно включать с внешним смещением для увеличения быстродействия. Быстродействующие фотодиоды 5 массива фотодиодов подключены к КП1 9, в которой они электрически соединены параллельно для сложения их фототоков. Суммарный фототок поступает на У 11 электронного блока 10 для обработки информационных сигналов, затем усиленный сигнал поступает на ВЧП 12, в котором компаратором отсекаются импульсы с амплитудой, меньшей заданного значения, что существенно улучшает соотношение сигнал/шум, а пропущенные импульсы с достаточной амплитудой подаются на триггер Шмидта, на выходе которого формируются импульсы заданной формы, амплитуды и длительности. Далее сформированные «стандартизованные» импульсы поступают в Д 13, который формирует поток информационных данных в соответствии с протоколом, принимаемым активным оборудованием ОУС 14. Электрическое питание активного оборудования ОУС 14, а также электронных компонент электронного блока 10 осуществляется за счет энергии лазерного излучения, поглощенной и преобразованной фотоэлектрическими преобразователями 1 фотоприемной панели. Фотоэлектрические преобразователи 1 одной группы внутри фотоприемной панели с применением байпасных диодов электрически соединены параллельно. Группы формируются исходя из центрально-симметричного расположения фотоэлектрических преобразователей 1 таким образом, чтобы каждая группа генерировала примерно одинаковый фототок. Этот подход особенно актуален в случае центро-симметричного, но не равномерного распределения интенсивности в апертуре энергетического луча, например, Гауссового распределения. Выходы каждой группы фотоэлектрических преобразователей 1, подсоединены к КП2 16, в которой группы между собой электрически соединяют последовательно. КП2 16 подключена к ДСП 18, который подает «стандартизованное» питание на РЗ 19, обеспечивающий подзарядку НЭ 20, который, в свою очередь, обеспечивает непрерывное помехозащищенное электропитание активного оборудования ОУС 14, а также электронных компонент и устройств электронного блока 10.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в отсутствии необходимости подводки проводной линии электропитания. Для этого фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи включает концентратор информационного излучения, в фокусе которого установлен быстродействующий инфракрасный фотодиод, подключенный к электронному блоку обработки информационных сигналов, выход которого предназначен для подключения к входу активного оборудования автономного узла связи. Фотоэлемент установлен перед концентратором информационного излучения и подключен к устройству преобразования и накопления электроэнергии, в котором перед накопителем электроэнергии (20) установлены последовательно соединенные DC-преобразователь-стабилизатор (18) напряжения постоянного тока и регулятор заряда (19). 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фотоэлектрическое приемное устройство оптической линии связи, включающее по меньшей мере один концентратор информационного излучения, в фокусе которого установлен фотодиод, подключенный к электронному блоку обработки информационных сигналов, выход которого предназначен для подключения к входу активного оборудования автономного узла связи, по меньшей мере один фотоэлектрический преобразователь для приема энергии излучения, снабженный электродами для отвода электроэнергии и подключенный электродами к накопителю электроэнергии, отличающееся тем, что фотоэлектрический преобразователь, предназначенный для приема мощного лазерного излучения, установлен перед концентратором информационного излучения с быстродействующим фотодиодом, выполненным в виде инфракрасного фотодиода, электронный блок обработки информационных сигналов включает последовательно соединенные усилитель, компаратор, триггер Шмидта и декодер, перед накопителем электроэнергии установлены последовательно соединенные DC-преобразователь-стабилизатор напряжения постоянного тока и регулятор заряда для накопителя электроэнергии.

2. Приемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что концентратор выполнен в виде фокусирующего параболоторического зеркала.

3. Приемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что концентратор выполнен в виде конического фокона с фокусирующей линзой, размещенной в плоскости широкого края фокона и вписанной в его апертуру.

4. Приемное устройство по п. 3, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена в виде линзы Френеля.

5. Приемное устройство по п. 3, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена в виде плоско-выпуклой линзы.

6. Приемное устройство по п. 3, отличающееся тем, что фокон выполнен с зеркальной внутренней поверхностью.

7. Приемное устройство по п. 3, отличающееся тем, что фокон выполнен с зачерненной матовой внутренней поверхностью.

8. Приемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что перед быстродействующим фотодиодом установлен светофильтр.

9. Приемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что быстродействующий фотодиод выполнен на основе лавинной или pin-структуры на основе Ge, или на основе InGaAs полупроводниковых структур со спектральной полосой поглощения в инфракрасной области.

10. Приемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что фотоэлектрический преобразователь для приема энергии лазерного излучения выполнен на основе кремниевой HJT-структуры с двусторонней чувствительностью, в котором оба электрода на противоположных поверхностях фотоэлектрического преобразователя выполнены в виде контактной сетки.