Способ лазерной связи в открытом пространстве и комплекс для его реализации Российский патент 2024 года по МПК H04B10/00 

Изобретение относится к системам лазерной связи в открытом пространстве и предназначено для организации линий связи между летательными аппаратами (самолеты, спутники, дирижабли).

Известны способы организации лазерной связи в открытом пространстве, заключающиеся в генерации высоконаправленного лазерного излучения в оптическом диапазоне длин волн, модуляции излучения информационным сигналом, направлении лазерного излучения с помощью оптической антенны в сторону абонента связи, приеме лазерного излучения приемной оптической антенной, его прямом детектировании с помощью фотоприемного устройства, обладающего чувствительностью в диапазоне принимаемых длин волн, соответствующем длине волны лазерного передатчика, и последующей демодуляции. [Кацман М. Лазерная космическая связь. М. Радио и связь, 1993, стр. 50-59].

К недостаткам известного способа, включающего прямое детектирование принимаемого сигнала, можно отнести вероятность появления ошибочных битов, связанную с высоким уровнем шумов (низкое отношение сигнал/шум), особенно для случаев связи между низкоорбитальными и высокоорбитальными космическими аппаратами (КА).

Известен способ осуществления лазерной связи в открытом пространстве, реализованный по патенту [Патент РФ №2111617, Н04В 10/00, опубл. 20.05.1998], с использованием терминалов лазерной связи, устанавливаемых на базовой станции и на борту КА.

Способ включает генерацию и модуляцию лазерного излучения в базовой станции и на КА, взаимную ориентацию (наведение) приемных и передающих оптических антенн, прием и разделение информационных потоков по спектру, регистрацию оптических сигналов методом прямого фотодетектирования.

К недостаткам данного способа лазерной связи в открытом пространстве и системы лазерной связи на его основе следует отнести наличие значительного количества оптических антенных модулей N>2, усложняющих конструкцию терминала и увеличивающих время взаимного наведения оптических антенн, ограничение скорости передачи данных (не более 1000 Мбит/с) при использовании метода прямого детектирования.

Известен способ и устройство наведения осей визирования терминалов лазерной связи Lasercom с использованием звездных датчиков [патент US 10,495,839 В1, публ. 03.12.2019] путем спектрального разделения информационного потока в диапазоне длин волн излучения 1454-1570 нм и излучения, поступающего на звездный датчик, в диапазоне длин волн излучения 1000-1600 нм. Устройство для реализации известного способа содержит звездный датчик, лазерный передатчик, волоконный коллиматор, формирующий гауссов луч, приемопередающий телескоп, механизм наведения, приемопередающий дуплексор, содержащий поляризационный расщепитель, разделяющий лучи приемника и передатчика с противоположной поляризацией или в вариантах исполнения дуплексор передачи-приема с пятиконтурной конфигурацией дихроичного фильтра (спектроделительного зеркала) для лучей передатчика и приемника звездного датчика с разными длинами волн и/или противоположной поляризации.

К недостаткам данного способа лазерной связи и устройства на его основе следует отнести невозможность одновременного разделения информационных потоков по спектру и поляризации, сложность конструкции устройства оптического блока (скамьи) терминала Lasercom.

В качестве прототипа выбрано устройство, реализующее способ лазерной связи в свободном пространстве между терминалами КА, описанное в [D. Poncet, S. Glynn, F. Heine, "Hosting the first EDRS Payload," Proceedings of the ICSO (International Conference on Space Optics), Tenerife, Canary Islands, Spain, Oct. 7-10, 2014]. Способ предусматривает генерацию и модуляцию лазерного излучения на одной и той же длине волны λ₁ взаимную ориентацию (наведение) приемопередающих оптических антенн лазерных терминалов, прием и разделение по поляризации информационных потоков, регистрацию приемных потоков методом когерентного детектирования.

Каждый из терминалов лазерной связи содержит узел грубого наведения в виде жесткой конструкции двух зеркал, размещенных в двухосном кардане с электроприводами и высокоточными датчиками положения по углу места и азимуту, базовый каркасный элемент -термоконтейнер с зеркальным телескопом, узел упреждения и точной подстройки, устройство поляризационного разделения передаваемых и принимаемых лазерных потоков, приемо-передающий блок, включающий когерентный приемник, позиционно-чувствительный детектор, лазерный передатчик с линейно поляризованным излучением на длине волны излучения λ1, задающий генератор, фазовый модулятор, волоконно-оптический усилитель.

К недостаткам способа-прототипа и комплекса лазерной связи в открытом пространстве на его основе следует отнести сложность конструкции, необходимой для обеспечения высокой степени поляризации излучения лазерного передатчика и устранения попадания бликов части неполяризованного излучения (<1%) на детектор приемного канала, что может увеличить вероятность ошибочных битов принимаемой информации.

Отличительными существенными признаками заявляемого способа лазерной связи в открытом пространстве и комплекса для его реализации от прототипа являются следующие:

а) по способу:

- спектральное разделение потоков передачи и приема по длинам волн λ₁ и λ₂ и разделение потоков передачи и приема по направлению поляризации; одновременная передача и прием потоков данных как минимум на двух длинах волн лазерного излучения λ₁ и λ₂, при этом 20 нм<λ_1г-λ₂<40 нм;

- направления линейно поляризованного излучения передаваемых потоков на длинах волн излучения λ₁ и λ₂ коллинеарные, а направления поляризация принимаемых потоков - ортогональны направлениям поляризации передаваемых потоков.

б) по устройству:

- введен второй приемо-передающий блок, по составу идентичный первому приемо-передающему блоку, с длиной волны лазерного передатчика λ₂ и направлением поляризации излучения, совпадающим с направлением поляризации первого лазерного передатчика;

- в каждый приемо-передающий блок введено спектроделительное зеркало, полностью отражающее излучение лазерного передатчика и пропускающее принимаемое излучение от встречного терминала;

- введен поляризационно-спектральный расщепитель с поляризационным светоделительным кубиком с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по направлениям поляризации и призменный моноблок с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по длинам волн излучения и их сведением на линию визирования;

- на гипотенузную грань призмы моноблока нанесено светоделительное покрытие, полностью пропускающее одну из длин волн излучения, например, λ₁ и полностью отражающее излучение с другой длиной волны излучения, например, λ₂, причем узел грубой наводки выполнен в виде зеркально-линзового телескопа с оптическим шарниром, установленным в двухосный карданный подвес;

- позиционно-чувствительный детектор выполнен в виде усеченной четырехгранной призмы с боковыми зеркально-отражающими покрытиями и четырех одноэлементных фотодетекторов на каждой стороне граней.

Достигаемым техническим результатом изобретения является:

- Увеличение объема передаваемой и принимаемой информации;

- Повышение надежности работы за счет сведения к минимуму вероятности ошибочных битов (не более 10^-9) передаваемой информации;

- Возможность одновременного приема и передачи на большие расстояния абонентами лазерной связи информационных потоков на разных длинах волн при общей оптической антенне.

Технический результат достигается тем, что способ лазерной связи в открытом пространстве, включающий взаимное «грубое» наведение приемопередающих оптических антенн, захват линий визирования с использованием узлов грубого и точного наведения, последовательную генерацию и модуляцию лазерного излучения, взаимный прием лазерного излучения абонентами связи и удержание линий визирования узлами точного наведения и позиционно-чувствительными детекторами, разделение принимаемых и передаваемых потоков данных, отличается тем, что проводят одновременную передачу и прием потоков данных как минимум на двух длинах волн лазерного излучения λ₁ и λ₂, при этом 20 нм<λ₁-λ₂<40 нрм, потоки данных разделяют как по длинам волн излучения, так и по направлению поляризации с одновременной их передачей и приемом, обеспечивают коллинеарность направлений поляризации передаваемых потоков и их ортогональность направлениям поляризации принимаемых потоков.

Комплекс лазерной связи в открытом пространстве, состоящий из идентичных терминалов лазерной связи, каждый из которых содержит узел грубого наведения, базовый каркасный элемент - термоконтейнер, узлы упреждения и точной подстройки, приемо-передающий блок, включающий когерентный приемник, позиционно-чувствительный детектор, лазерный передатчик с линейно поляризованным излучением на длине волны излучения X₁, задающий генератор, фазовый модулятор, волоконно-оптический усилитель, отличается тем, что в него дополнительно введены поляризационно-спектральный расщепитель, четвертьволновая пластинка, соединенная с узлом упреждения и поляризационно-спектральным расщепителем, и второй приемо-передающий блок, по составу идентичный первому приемо-передающему блоку, с длиной волны лазерного передатчика λ₂ и направлением поляризации излучения, совпадающим с направлением поляризации первого лазерного передатчика, в каждый приемо-передающий блок дополнительно введено спектроделительное зеркало, полностью отражающее излучение лазерного передатчика и пропускающее принимаемое излучение, в поляризационно-спектральный расщепитель введены поляризационный светоделительный кубик с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по направлению поляризации и призменный моноблок с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по длинам волн излучения и их сведением на линию визирования, причем узел грубой наводки выполнен в виде зеркального телескопа с оптическим шарниром, установленным в двухосный карданный подвес.

Кроме того на гипотенузную грань призменного моноблока нанесено светоделительное покрытие, полностью пропускающее одну из длин волн излучения, например λ₁ и полностью отражающее излучение с другой длиной волны излучения, например λ₂.

Кроме того, позиционно-чувствительный детектор выполнен в виде усеченной четырехгранной призмы с боковыми зеркально-отражающими покрытиями и четырех одноэлементных фотодетекторов на каждую сторону граней.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими чертежами, где:

на фиг. 1 изображена схема организации комплекса лазерной связи; на фиг. 2 представлена функциональная схема терминала лазерной связи; на фиг. 3 показан внешний вид терминала лазерной связи.

Комплекс лазерной связи состоит из двух идентичных лазерных терминалов - абонент №1 и абонент №2 (Фиг. 1) в составе узла грубого наведения 1, лазерных передатчиков 3, 4 с длинами волн излучения λ₁ и λ₂ соответственно, спектроделительных зеркал 5, 6, узла точного наведения 7; поляризационно-спектрального расщепителя с призменным моноблоком 8, четвертьволновой пластины 9, узла упреждения 10, позиционно-чувствительного детектора 11, когерентных приемников 12, 13.

Лазерный терминал (Фиг. 2) состоит из следующих основных узлов: узла грубого наведения 1 в составе зеркально-линзового телескопа 1.1 и оптического шарнира 1.2, блока управления 2, лазерных передатчиков 3 и 4 инфракрасного диапазона (ИК) с длинами волн λ₁ и λ₂, соответственно, в составе задающих генераторов 3.1 и 4.1 на базе одномодовых одночастотных диодных лазеров мощностью от единиц до десятков милливатт, фазовых модуляторов 3.2 и 4.2 (например, Маха-Цендера), одномодовых иттербиевых или эрбиевых волоконно-оптических усилителей 3.3, и 4.3 с мощностью излучения до 10 Вт, оптических коллиматоров 3.4 и 4.4, спектроделительных зеркал 5 и 6, узла точного наведения 7, поляризационно-спектрального расщепителя 8 с призменным моноблоком в составе поляризационного светоделительного кубика 8.1, призменного моноблока 8.2, четвертьволновой пластины 9, узла упреждения 10, позиционно-чувствительного детектора 11, когерентных приемников 12 и 13, зеркала 14, блока рассогласования 15, интерференционных фильтров 16 и 17, электронного блока 18, блока преобразования 19.Конструктивно (Фиг. 3) терминал лазерной связи выполнен в виде жестко закрепленного на носителе термоконтейнера 20, подвижного узла грубого наведения 1, состоящего из зеркально-линзового телескопа 1.1, оптического шарнира 1.2, двухосного карданного подвеса 1.3.

Принцип действия предлагаемого способа лазерной связи в открытом пространстве и комплекса для его реализации состоит в следующем.

Для осуществления лазерной связи в открытом пространстве два задействованных лазерных терминала должны обменяться точной информацией об относительном местоположении. Относительное положение, действительное для временного окна соединения и рассчитанное с использованием математического интерполляционного метода (например, многочленов Чебышева), предоставляется каждому из двух входящих в связь терминалов с центра управления полетами (ЦУП). Полученная информация о местоположении с бортов летательных аппаратов (ЛА) по линиям информационного обмена передается в терминалы и преобразуется в необходимую для наведения информацию.

Сеанс связи состоит из пяти основных этапов: наведения, захвата (или пространственной синхронизации), слежения и фазовой (частотной) синхронизации, связи и завершения связи.

Наведение осуществляется следующим образом. При поступлении соответствующей команды терминалы выходят из положения парковки, если до этого находились в этом положении. На этом этапе узлы грубого наведения терминалов 1 в виде двухосного карданного подвеса с установленным зеркально-линзовым телескопом 1.1 с оптическим шарниром 1.2 начинают следовать по заранее рассчитанным траекториям по углу места и азимуту так, чтобы предварительно выровнять оптические оси телескопов по линии визирования О₁-О₂, (см. фиг. 1) для достижения заданного начального положения, близкого к расчетной начальной точке взаимного захвата и траектории соединения. Точность наведения оценивается датчиками угла положения, входящими в состав двухосного карданного подвеса (на фиг. 1 не показаны). Одновременно с процессом наведения начинается этап захвата (пространственной синхронизации), который состоит из двух подэтапов. На первом подэтапе (грубый захват) по внешней команде блок управления 2 (фиг. 2) каждого терминала запускает процесс генерации лазерного излучения лазерными передатчиками 3 и 4. Рассмотрим для упрощения процесс передачи и приема потоков на одной из длин волн излучения, например, λ₁. Излучение лазерного передатчика 3 с направлением поляризации в вертикальной плоскости «ведущего» (абонент №1) терминала отражается спектроделительным зеркалом 5 и узлом точного наведения 7 и направляется на поляризационно-спектральный расщепитель 8. Далее излучение направляется на четвертьволновую пластину 9, потом на узел упреждения 10 с первоначально выставленным суммарным «нулевым» оптическим клином, и далее на узел грубого наведения 1. Аналогичный путь проделывает излучение лазерного передатчика 3 с коллинеарным направлением поляризации «ведомого» (абонент №2) терминала. Узел грубого наведения 1 «ведущего» терминала инициирует вращение, (например, по спирали) передаваемого лазерного луча вокруг линии визирования О1-О2 по траектории противоположного («ведомого» ЛА) в пределах достаточно большого конуса неопределенности, чтобы обеспечить попадание лазерного луча во встречный «ведомый» терминал. В свою очередь, «ведомый» терминал обнаруживает лазерные сигналы с помощью позиционно-чувствительного детектора 11, грубо выравнивает свой оптический путь в соответствии с обнаруженным распределением плотности попаданий. После обнаружения позиционно-чувствительным детектором 11 принимаемого излучения «ведомого» терминала «ведущий» терминал выполняет то же самое вращение по спирали в направлении наибольшей плотности попаданий. На втором подэтапе процесс повторяется в фазе точного захвата при помощи узлов точного наведения 6 до тех пор, пока терминалы не будут выравнены с точностью не более 5 мкрад относительно взаимной линии визирования О1-О2, что соответствует выравниванию сигналов на приемных площадках соответствующих позиционно-чувствительных детекторов 11.

Как только выравнивание оптических осей завершено, терминалы переходят в следующий этап слежения и частотной синхронизации, когерентно привязывая частоту лазерных гетеродинов 12.1 и 13.1 (фиг. 2) когерентных приемников 12 и 13 к частотам, принятых сбалансированными фотоприемными устройствами 12.2 и 13.2 информационных сигналов связи с помощью контуров фазовой автоподстройки частоты 12.3 и 13.3 Этап частотной синхронизации завершается, когда фаза излучения лазерных гетеродинов 12.1 и 13.1 станет равной фазе принимаемого когерентными приемниками лазерного излучения. По завершении фазовой (частотной) синхронизации оба терминала переходят на этап связи.

Параллельно с этапом связи выполняется этап слежения и частотной синхронизации. По истечении предварительно выделенного времени соединения (связи) оба терминала независимо друг от друга завершают связь и возвращаются в режим ожидания, готовые к началу нового сеанса связи, переходя непосредственно в следующее положение для начала нового соединения или возвращение в положение парковки при необходимости.

Работа терминалов в режиме связи происходит следующим образом (Фиг. 2).

При поступлении внешней команды (например, из ЦУП) блок управления 2 формирует сигналы на запуск задающих генераторов 3.1 и 4.1 лазерных передатчиков 3 и 4 соответственно. Лазерное излучение от задающих генераторов поступает на вход фазовых модуляторов (например, Маха-Цендера) 3.2 и 4.2. Из блоков преобразования 19, на вход которых поступает цифровой видеосигнал из мультиспектральных систем дистанционного зондирования Земли, на модуляторы 3.2 и 4.2 поступает модулирующий сигнал на несущей частоте (НЧ), приблизительно равной скорости передачи данных. Модуляторы 3.2 и 4.2 выполняют двоично-фазовую манипуляцию (binary phase shift key BPSK, отечественный аналог - ФМн-2) непрерывного излучения задающих генераторов 3.1 и 4.1, которое поступает в волоконно-оптические усилители (ВОУ) 3.3 и 4.3, соответственно, для дальнейшего усиления, а с выхода ВОУ - на оптические коллиматоры 3.4 и 4.4. С выхода оптических коллиматоров линейно поляризованное (р-поляризация) излучение лазерных передатчиков 3 и 4 с длинами волн λ₁ и λ₂ поступает на спетроделительные зеркала 5 и 6 соответственно. Спектроделительное зеркало 5 полностью отражает излучение с длиной волны λ₁ и полностью пропускает излучение с длиной волны λ₂, а спектроделительное зеркало 6, наоборот, полностью отражает излучение с длиной волны λ₂ и полностью пропускает излучение с длиной волны λ₁. Отраженное спектроделительными зеркалами 5 и 6 излучение направляется на узлы точного наведения 7, состоящие из управляемых быстродействующими пъезоприводами (например, типа «гексапод»), зеркалами точной подстройки (на фиг. 2 не показаны). Далее излучение с длиной волны λ₁, направляется на первую входную грань поляризационного светоделительного кубика 8.1, входящего в состав поляризационного расщепителя 8, а излучение на длине волны λ₂ направляется на вторую, перпендикулярную первой, входную грань поляризационного светоделительного кубика 8.1. Назначение поляризационного светоделительного кубика 8.1 - полностью пропускать линейно поляризованное излучение с направлением поляризации, совпадающей с плоскостью падения (р-поляризация) лазерных передатчиков 3 и 4 и полностью отражать линейно поляризованное излучение с ортогональным направлением поляризации (s-поляризация). Прошедшее через поляризационный светоделительный кубик 8.1 излучение на длине волны λ₁ направляется на призменный моноблок 8.2, на гипотенузную грань одной из призм которого нанесено спектроделительное покрытие, полностью пропускающее излучение на длине волны λ₁ и полностью отражающее излучение на длине волны λ₂, проходит без изменений и далее на четвертьволновую пластину 9. На четвертьволновую пластину 9 поступает и излучение с длиной волны λ₂, прошедшее в обратном направлении через призму 8.3 и отраженное от спектроделительного покрытия, нанесенного на гипотенузную грань призмы 8.2. Направления поляризации излучения на длинах волн λ₁ и λ₂ на входе четвертьволновой пластины 9 совпадают. Назначение четвертьволновой пластины 9 состоит в преобразовании линейно поляризованного излучения в излучение с круговой поляризацией. Соответственно, если сориентировать четвертьволновую пластину 9 таким образом, чтобы ее быстрая или медленная ось составила угол 45 град с направлением поляризации падающего излучения, то тогда выходная поляризация излучения будет поляризована по кругу с направлением по часовой стрелке.

Для компенсации эффекта скоростной аберрации, связанного с конечностью скорости света «с» и тангенциальной скоростью «V_τ» взаимного перемещения КА излучение лазерных передатчиков после прохождения четвертьволновой пластины 9 направляется на узел упреждения 10, состоящий из пары оптических клиньев с возможностью взаимного вращения для выставления угла упреждения α=2Vτ/c. Далее излучение направляется на зеркала оптического шарнира 1.2 узла грубого наведения 1 и на зеркально-линзовый телескоп 1.2, коллимируется в высоконаправленный пучок диаметром, равным апертуре телескопа 1.2, и направляется на выравненный с точностью в несколько микрорадиан относительно взаимной линии визирования О1-О2 (см. Фиг. 1) встречный терминал, идентичный по функционально-структурной схеме, представленной на Фиг. 2. Принятое зеркально-линзовым телескопом 1.1 узла грубого наведения 1 излучение на длинах волн λ₁ и λ₂ через оптический шарнир 1.2 направляется в неподвижный базовый каркасный элемент (гермоконтейнер, на фиг. 2 не показан). При повторном проходе излучения через четвертьволновую пластину 9 направление линейно поляризованного излучения меняется на ортогональное, т.е. вместо линейно поляризованного в вертикальной плоскости (р-поляризация) излучения становится поляризованным в горизонтальной плоскости (s-поляризация). Излучение на длине волны λ₁ с измененным направлением поляризации (s-поляризация) проходит напрямую через призменный моноблок 8.2, отражается от гипотенузной грани поляризационного светоделительного кубика 8.1 и направляется узлом точного наведения 7 и зеркалом 14 на спектроделительное зеркало 6, полностью прозрачное для данной длины волны. Излучение на длине волны λ₂, с измененным направлением поляризации (s-поляризация) отражается от спектроделительного покрытия, нанесенного на гипотенузную грань одной из призм призменного моноблока 8.2, и направляется на поляризационный светоделительный кубик 8.1, отражается от его гипотенузной грани и направляется узлом точного наведения 7 на спектроделительное зеркало 5, полностью прозрачное для данной длины волны λ₂. Пройдя через спектроделительные зеркала 5 и 6 и узкополосные интерференционные фильтры 16 и 17 излучение попадает на позиционно-чувствительные детекторы 11. Часть излучения (примерно 0,1-0,2) через входные грани усеченных четырехгранных пирамид 11.1 после фокусировки попадает на приемные площадки фотоприемных устройств (ФПУ) 12.2 и 13.2 когерентных приемников 12 и 13. На приемные площадки ФПУ через оптический ответвитель (на Фиг. 2 не показан) направляется излучение лазерных гетеродинов (Lo) 12.1 и 13.1 мощностью P_Lo. Выходной ток сбалансированных когерентных приемников 12 и 13 выражается в виде [Патент RU 2394377 C1]:

где R - чувствительность ФПУ 12.2 и 13.2 в А/Вт, P_Rx-мощность сигнала на входе когерентного приемника, ω_if - несущая частота.

С учетом того, что мощность P_Lo лазера-гетеродина на 4-5 порядков больше мощности P_Rx сигнала на входе когерентного приемника и с учетом формулы (1) части излучения, поступающей на вход ФПУ когерентных приемников 12 и 13 достаточно для обеспечения уверенного приема информационных сигналов связи. Остальная часть излучения, отразившись от зеркальных покрытий четырехгранных пирамид 11.1, после фокусировки поступает на высокочувствительные (~10^-9 Вт) одноэлементные детекторы 11.2, соединенные навстречу друг другу для максимально возможного выравнивания (не менее 1 угл. с) линии визирования O₁-O₂. Выравнивание линии визирования O₁-O₂ осуществляется с помощью зеркал точной подстройки 7, сканируемых в плоскостях Х, У пьезоприводами по поступающим из блоков рассогласования 15 сигналам позиционно-чувствительных детекторов 11. Для передачи информационного сигнала на базовую станцию, расположенную на Земле, используются электронные блоки 18, модуляторы которого генерируют в радиочастотном диапазоне, сигнал Ка диапазона.

Предложенный способ лазерной связи в открытом пространстве и комплекс для его реализации позволил:

1. Максимально минимизировать (<10^-9) вероятность появления ошибочных битов, связанных с возможностью попадания бликов излучения передаваемых потоков и части неполяризованного излучения (степень деполяризации <30дБ) на детекторы приемного тракта путем разделения передаваемых и принимаемых информационных лазерных потоков как по длине волны, так и по направлению поляризации;

2. Увеличить в 2 раза объем одновременно передаваемых и принимаемых информационных потоков со скоростями не менее 1 Гбит/с на максимальные расстояния (до 50000 км) при общей (на прием и передачу) высокоапертурной (~200 мм) оптической антенне (зеркально-линзовом телескопе);

3. Повысить надежность комплекса лазерной связи без существенного увеличения весогабаритных характеристик, так как при возможном отказе одного из приемо-передающих узлов, работающих на одной из длин волн, например, λ₁ он сохранит возможность дуплексной связи на второй рабочей длине волны λ₂.

4. Обеспечить возможность лазерной связи «ведущего» терминала с двумя другими абонентами (терминалами), находящимися в пределах угла раскрытия диаграммы направленности излучения, с возможностью приема информационных потоков на длинах волн λ₁ и λ₂.

Изобретение относится к системам лазерной связи в открытом пространстве и предназначено для организации линий связи между летательными аппаратами. Техническим результатом является увеличение объема передаваемой и принимаемой информации, повышение надежности работы за счет сведения к минимуму вероятности ошибочных битов (не более 10^-9) передаваемой информации и возможность одновременного приема и передачи на большие расстояния абонентами лазерной связи информационных потоков на разных длинах волн при общей оптической антенне. Указанный технический результат достигается тем, что проводят одновременную передачу и прием потоков данных как минимум на двух длинах волн лазерного излучения λ₁ и λ₂, при этом 20 нм<λ₁-λ₂<40 нм, разделяют потоки данных как по длинам волн излучения, так и по направлению поляризации с одновременной их передачей и приемом, обеспечивают коллинеарность направлений поляризации передаваемых потоков и их ортогональность направлениям поляризации принимаемых потоков. В комплекс введен второй приемо-передающий (ПП) блок с длиной волны лазерного передатчика λ₂ и направлением поляризации излучения, совпадающим с направлением поляризации первого лазерного передатчика, в ПП блоки дополнительно введены спектроделительные зеркала 5, 6, полностью отражающие излучение лазерного передатчика и пропускающие принимаемое излучение, в поляризационно-спектральный расщепитель 8 введен призменный моноблок 8.2, узел грубой наводки 1 выполнен в виде зеркального телескопа 1.1 с оптическим шарниром 1.2. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ лазерной связи в открытом пространстве, включающий взаимное «грубое» наведение приемо-передающих оптических антенн, захват линий визирования с использованием узлов грубого и точного наведения, последовательную генерацию и модуляцию лазерного излучения, взаимный прием лазерного излучения абонентами связи и удержание линий визирования узлами точного наведения и позиционно-чувствительными детекторами, разделение принимаемых и передаваемых потоков данных, отличающийся тем, что проводят одновременную передачу и прием потоков данных как минимум на двух длинах волн лазерного излучения λ₁ и λ₂, при этом 20 нм<λ₁-λ₂<40 нм, потоки данных разделяют как по длинам волн излучения, так и по направлению поляризации с одновременной их передачей и приемом, обеспечивают коллинеарность направлений поляризации передаваемых потоков и их ортогональность направлениям поляризации принимаемых потоков.

2. Комплекс лазерной связи в открытом пространстве, состоящий из идентичных терминалов лазерной связи, каждый из которых содержит узел грубого наведения, базовый каркасный элемент - гермоконтейнер, узлы упреждения и точной подстройки, приемо-передающий блок, включающий когерентный приемник, позиционно-чувствительный детектор, лазерный передатчик с линейно поляризованным излучением на длине волны излучения λ₁, задающий генератор, фазовый модулятор, волоконно-оптический усилитель, отличающийся тем, что в него дополнительно введены поляризационно-спектральный расщепитель, четвертьволновая пластина, соединенная с узлом упреждения и поляризационно-спектральным расщепителем, и второй приемо-передающий блок, по составу идентичный первому приемо-передающему блоку, с длиной волны лазерного передатчика λ₂ и направлением поляризации излучения, совпадающим с направлением поляризации первого лазерного передатчика, в каждый приемо-передающий блок дополнительно введено спектроделительное зеркало, полностью отражающее излучение лазерного передатчика и пропускающее принимаемое излучение, в поляризационно-спектральный расщепитель введены поляризационный светоделительный кубик с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по направлениям поляризации и призменный моноблок с разделением передаваемых и принимаемых лазерных потоков по длинам волн излучения и их сведением на линию визирования, причем узел грубой наводки выполнен в виде зеркального телескопа с оптическим шарниром, установленным в двухосный карданный подвес.

3. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что на гипотенузную грань призменного моноблока нанесено светоделительное покрытие, полностью пропускающее одну из длин волн излучения, например λ₁, и полностью отражающее излучение с другой длиной волны излучения, например λ₂.

4. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что позиционно-чувствительный детектор выполнен в виде усеченной четырехгранной призмы с боковыми зеркально-отражающими покрытиями и четырех одноэлементных фотодетекторов на каждой стороне граней.