Система оптической связи Советский патент 1992 года по МПК H04B10/22 

Изобретение относится к технике лазерной связи и может быть использовано в системах лазерной связи с подвижными объектами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременной двухсторонней связи с мобильными станциями не имеющими источника излучения.

Система оптической связи (фиг. 1) содержит центральную станцию 1, ретранслятор оптического сигнала 2,1...N мобильных станций 3...4, причем выход устройства станции 1 оптически связан с первым входом ретранслятора оптического сигнала 2, первый вход ретранслятора 2 оптически связан со вторым выходом ретранслятора 2, второй передающий выход ретранслятора 2 оптически связан с приемными входами мобильных станций 3...4, передающие выходы которых оптически связаны с вторым входом ретранслятора 2, второй вход ретранслятора 2 связан с первым выходом ретранслятора 2, первый выход ретранслятора 2 оптически связан с входом задающей станции 1.

Центральная станция 1 (фиг.2) состоит из лазерного излучателя 5, блока расширителя пучка 6, декодера 7, кодера - накопителя информации 8, возбудитель лазера 9, блока записи и отображения информации 10 и преобразователя оптического сигнала 11, причем выход подключен ко входу лазерного излучателя 1, выход которого оптически связан со входом преобразователя оптического сигнала 11, выход которого оптически связан с передающим входом б пока расширителя пучка 6, передающий выход которого является выходом центральной станции 1, входом которой является приемный вход блока расширителя пучка 6, приемный выход которого подключен ко входу декодера 7, первый оыхсд которого подключен ко входу блока записи и отображения информации 10, второй выход декодера 7 подсоединен ко EIXO,TV кодера - накопителя информации 8 гп-оп котосл С

х|

4

N СЛ

о

ого подключен к модулирующему входу реобразователя сигнала 11.

Блок расширителя пучка 6 (фиг.2а) сотоит из первой линзы 12, второй линзы 13, расщепителя пучка 14, фотодетектора 15 и силителя фотодетектора 16, причем переающим входом блока расширителя пучка б является первая линза 12, оптически связанная со второй линзой 13, вторая линза

13является передающим выходом и приемным входом блока расширителя пучка 6. вторая линза 13 (приемный вход блока расширителя пучка) через расщепитель пучка

14оптически связана со входом фотодетектора 15, выход которого подключен ко входу усилителя фотодетектора 16, выход которого является приемным выходом блока расширителя пучка 6.

Преобразователь сигнала 11 (фиг.2а) состоит из поляризационного фильтра 17, оптического модулятора 18 и сумматора оптического сигнала 19, причем первый выход поляризационного фильтра 17 оптически связан с первым входом сумматора оптического сигнала 19, второй выход поля- ризационного фильтра 17 оптически связан с первым входом сумматора оптического сигнала 19, второй выход поляризационного фильтра 17 оптически связан со входом оптического модулятора 18, выход которого оптически связан со вторым входом сумматора оптического сигнала 19, вход поляризационного фильтра 17 является оптическим входом преобразователя сигнала 11, выход сумматора оптического сигнала 19 является оптическим выходом преобразователя сигнала 11, управляющий вход модулятора 18 является модулирующим входом преобразователя сигнала 11.

Ретранслятор оптического сигнала 2 (фиг.З) содержит расширитель пучка 20, второй поляризационный фильтр 21, отражатель 22, второй оптический модулятор 23, оптический разветвитель 24, блок уплотнения 25, 1...N блоков расширителей пучка 26...27, причем приемный вход расширителя пучка 20 является первым входом ретранслятора оптического сигнала 2, приемный выход расширителя пучка 20 оптически связан со входом второго поляризационного фильтра 21, первый выход которого-через отражатель 22 оптически связан со входом оптического модулятора 23, выход которого оптически связан с передающим входом расширителя пучка 20, передающий выход которого является первым выходом ретранслятора 2, второй выход поляризационного фильтра 21 оптически связан со входом оптического разветвителя 24, каждый из 1...N выходов которого оптически связан с передающим входом соответствующего блока расширителя пучка 26...27, передающие выходы блоков расширителей пучка 26...27 являются вторым выходом ретранслятора оптического сигнала 2, приемные входы расширителей пучка 26.,.27 являются вторым входом ретранслятора оптического сигнала 2, приемные выходы блоков расширителей пучка 26..,27 подключены к соответствую- 0 щим входам блока уплотнения 25, выход которого соединен с управляющим входом оптического модулятора 23.

Расширитель пучка 20 (фиг.З) включает в себя первую линзу 28, вторую линзу 29 и 5 расщепитель пучка 30, причем передающим входом расширителя пучка 20 является первый вход расщепителя пучка 30, первый выход которого оптически связан со второй линзой 29, которая является передающим 0 выходом и приемным входом расширителя пучка 20, вторая линза 29 оптически связана со вторым входом расщепителя пучка 30. второй выход которого оптически связан с первой линзой 28, которая является прием- 5 ным выходом расширителя пучка 20.

Каждая из 1 ...N мобильных станций 3...4 (фиг.4) состоит из блока отражателя 31, декодера 32, кодера - накопителя информации 33 и амплитудного модулятора 34, 0 причем вход блока отражателя 31 является входом мобильной станции 3...4, первый выход блока отражателя 31 подключен ко входу декодера 32, первый выход которого подключен ко входу кодера - накопителя 5 информации 33, выход которого подключен к первому входу амплитудного модулятора 34, второй выход которого соединен со вто- . рым выходом декодера 32, выход амплитудного модулятора 34 подключен к 0. модулирующему входу блока отражателя 31, второй выход блока отражателя 31 является выходом мобильной станции 3...4.

Блок отражателя 31 состоит из блока расширителя пучка 35, оптического модуля- 5 тора 36 и отражателя 37, причем приемный вход блока расширителя пучка 35 является входом блока отражателя 31, второй приемный выход блока расширителя пучка 35 через оптический модулятор 36 и отражатель 0 37 оптически связан с передающим входом блока расширителя пучка 35, передающий выход которого является вторым выходом блока отражателя 31, первый приемный выход блока расширителя пучка 35 является 5 первым выходом блока отражателя 31, управляющий вход оптического модулятора 36 является модулирующим входом блока от- . ражателя31.

1...N блоков расширителей пучка 26...27 построены и функционируют аналогично

блоку расширителя пучка 6, блок расширителя пучка 35 построен аналогично блоку расширителя пучка 6 и отличается тем, что первая линза блока расширителя пучка 35 совмещает функции передающего входа и второго приемного выхода блока расширителя пучка 35.

Система оптической связи работает следующим образом: Лазерный излучатель 5 под воздействием лазерного возбудителя 9 формирует исходный пучок лазерного излучателя, который поступает на вход преобразователя оптического сигнала 11, где разделяется поляризационным фильтром 17 на два пучка излучения с ортогональными поляризациями, при этом пучок излучения одной первой поляризации с первого выхода поляризационного фильтра 17 поступает на первый вход сумматора оптического сигнала 19, а пучок излучения другой второй поляризации со второго выхода поляризационного фильтра поступает на вход оптического модулятора 48, где модулируется сигналом с выхода кодера - накопителя информации 8. Пучок излучения первой поляризации, поступающий на первый вход сумматора оптического сигнала 19 и промодулированный пучок излучения второй поляризации с выхода оптического модулятора, поступающий на второй вход сумматора оптического сигнала 19, суммируются и поступают на выход преобразователя оптического сигнала 11. Пучок лазерного излучателя с выхода преобразователя оптического сигнала поступает на вход расширителя пучка 6, где расширяется до заданного диаметра первой 12 и второй 13 линзами и излучается с выхода задающей станции 1 на ретранслятор 2.

Передаваемый задающей станцией 1 пучок излучения воспринимается первым входом ретранслятора оптического сигнала 2 и через расширитель пучка 20, сфокусированный первой 28 и второй 29 линзами, поступает на вход второго поляризационного фильтра 21, где разделяется на два пучка излучения первой и второй поляризациями.

Промодулированный на задающей станции 1 пучок излучения с второго выхода поляризационного фильтра 21 поступает на вход оптического разветвителя 24, где разделяется на 1 ...вторичных пучков излучения, поступающих на входы одноименных расширителей пучков 26...27, расширяющих вторичные пучки до заданного диаметра. Вторичные пучки излучения с выходов расширителей пучков 26...27, излучаются через вторые передающие выходы ретранслятора 2 на соответствующие мобильные станции 3...4.

Излучаемые вторым выходом ретранслятора 2 вторичные пучки излучения улавливаются приемными входами мобильных станций 3...4.

5Принимаемый мобильной станцией 3...4

пучок излучения фокусируется блоком расширителя пучка 35 и со второго приемного выхода блока 35 поступает через оптический модулятор 36 на отражатель 37, кото- 10 рый направляет вторичный пучок излучения на оптический модулятор 36, где он модулируется информацией, поступающей с выхода кодера - накопителя информации 33 мобильной станции 34, через амплитудный 15 модулятор 34 на управляющий вход оптического модулятора 36. Часть вторичного пучка излучения, поступающего на приемный вход блока расширителя пучка 35,отражается расщепителем пучка блока 35. и поступа- 0 ет через фотодетектор и усилитель фотодетектора блока 35 на первый приемный выход блока расширителя пучка 35. Сигнал с первого приемного выхода блока 35 поступает на декодер 32, с первого выхода 5 которого сигнал поступает на кодер-накопитель информации 33, где принятая информация запоминается, сигнал со второго выхода декодера 32 управляет работой амплитудного модулятора 34, обеспечивая 0 временную развязку принимаемых и передаваемых мобильной станцией 3...4 посылок информации, модулирующих вторичный пучок излучения.

Вторичный пучок излучения с выхода 5 оптического модулятора 36 поступает на передающий вход блока расширителя пу«ка 35, где расширяется до заданного диаметра и через выход мобильной станции 3...4 излучается на ретранслятор оптического сигна- 0 ла2.

Вторичные пучки излучения, отраженные и промодулированные информацией на мобильных станциях 3...4; улавливаются приемными входами блоков расширителей 5 пучка 26...27, вторым входом ретранслятора оптического сигнала 2.

Блоки расширителей пучков 26...27 фокусируют улавливаемые пучки, детектируют их. усиливают полученный при детектирова- 0 нии сигнал и выдают его на приемные выходы блоков расширителей пучка 26...27. Сигналы с приемных выходов блоков расширителей пучка 26...27 поступают на соответствующие входы блока уплотнения 25, 5 который производит временные и/или частотное уплотнение информации/принимаемой от мобильных станций 3...4. Уплотненный сигнал с выхода блока уплотнения 25 модулирует пучок излучения, первой поляризации, который направляется

отражателем 22 с первого выхода поляризационного фильтра 21 на вход второго оптического модулятора 23, Пучок излучения первой поляризации с выхода оптического модулятора 23, промодулированный уплотненной информацией, принятой от мобильных станций 3..Дпоступзет на передающий вход расширителя пучка 20, где расширяется до заданного диаметра, и через передающий выход расширителя пучка 20 поступает на первый выход ретранслятора оптического сигнала 2, который передает его на задающую станцию 1. Отраженный и промодулированный ретранслятором 2 пучок излучения улавливается приемным входом задающей станции 1, фокусируется второй линзой 13 и поступает на расщепитель пучка 14, который отражает его на фотодетектор 25, Сигнал с выхода фотодетектора 15 усиливается усилителем сигнала фотодетектора 16 и поступает на вход декодера 7, который выделяет заложенную в принятый пучок излучения информацию и выдает ее с первого выхода декодера 7 на блок записи и отображения информации 10. Второй выход детектора 7 управляет работой кодера, обеспечивая синхронизацию работы системы оптической связи.

Таким образом, предложенное техническое решение за счет введения преобразователя оптического сигнала и ретранслятора оптического сигнала позволяет обеспечить двухстороннюю связь в оптическом диапазоне между задающей станцией и 1... мобильными станциями. Технико-экономическая эффективность предложенной системы связи по сравнению с прототипом заключается в обеспечении двухсторонней защищенной связи с более надежным обменом информацией между задающей и мобильными станциями, что снижает затраты на создание станций подобного типа,

Формула изобретения 1. Система оптической связи, содержащая центральную станцию, включающую в себя последовательно соединенные возбудитель лазера и лазерный излучатель, а также блок записи и отображения информации и последовательно соединенные опто-элетри- ческий ответвитель, декодер, кодер-накопитель информации и оптический модулятор, второй выход декодера соединен с входом блока записи и отображения информации, опто-электрический ответвитель выполнен в виде последовательно соединенных расширителя пучка, расщепителя пучка, фотодетектора и усилителя, выход которого является электрическим выходом опто-элек- трического ответвителя, вход расширителя

пучка является входом опто-электрического ответвителя, вход-выход расщепителя пучка является входом-выходом опто-электрического ответвителя и входом-выходом центральной станции, и мобильных станций, каждая мобильная станция включает в себя последовательно расположенные на оптической оси опто-электрический ответвитель, оптический модулятор и отража- 0 тель и последовательно соединенные декодер, кодер-накопитель информации и амплитудный модулятор, выход которого соединен с управляющим входом оптического модулятора, электрический выход опто- 5 электрического ответвителя соединен с входом декодера, второй выход декодера соединен с управляющим входом амплитудного модулятора, опто-электрический ответвитель состоит из расположенных на одной 0 оптической оси первой линзы, ращепителя пучка и второй линзы, выход расщепителя пучка соединен с входом фотодетектора, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого является электрическим вы- 5 ходом опто-электрического ответвителя, о т- личающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения одновременной двухсторонней связи с мобильными станци- 0 ями, не имеющими источники излучения, введен ретранслятор оптического сигнала, причем в центральную станцию введены поляризационный фильтр и оптический сумматор, выход которого соединен с входом 5 опто-электрического ответвителя, выход лазерного излучателя соединен с входом поля- ризационного фильтра, первый выход поляризационного фильтра соединен с первым входом оптического сумматора, второй 0 вход поляризационного фильтра через оптический модулятор соединен с вторым входом оптического сумматора, а ретранслятор оптического сигнала состоит из согласующего оптического блока, поляризационного 5 фильтра, оптического разветвителя, отражателя, оптического модулятора, блока уплотнения и опто-электрических ответвителей, вход-выход каждого из которых является входом-выходом связи с абонентскими 0 станциями, вход-выход согласующего оптического блока является входом-выходом связи с центральной станцией, выход согласующего оптического блока соединен с входом поляризационного фильтра, первый 5 выход которого соединен с входом оптического разветвителя, второй выход поляризационного фильтра через отражатель соединен с входом оптического модулятора, выход которого соединен с входом согласующего оптического блока, выходы оптического разветвите™ соединены с входами соответствующих опто-электрических от- ветвителей, электрические выходы которых соединены с соответствующими входами блока уплотнения, выход которого соединен с управляющим входом оптического модулятора, согласующий оптический блок состоит из расположенных на одной оптической оси первой линзы, сумматора и второй линзы, второй вход сумматора является вторым входом согласующего оптического блока.

Изобретение относится к технике лазерной связи и может быть использовано в системах лазерной связи с подвижными объектами. Устройство содержит центральную станцию, N мобильных станций и ретранслятор. Ретранслятор содержит согласующий оптической блок, поляризационный фильтр, оптический модулятор, оптический разветвитель, блок уплотнения и оптоэлектрические ответвители. 4 ил.

i

ИГ . I

Фиг. 2

4

4k

N:

2 Ч

о«

i i

$

Ц

-кзч

к

с

01

I

Srсу 53

§