Лазерный мир

Прототип претендует на звание первого устройства, объединяющего космическую оптическую связь с использованием лазерных лучей и функцию определения направления принимаемых лучей в диапазоне 1,5 мкм, диапазоне общего назначения, используемом для наземной оптоволоконной связи и других приложений.

Спутниковые снимки высокого разрешения можно использовать для оценки ущерба, причиненного стихийными бедствиями, но, поскольку такие изображения передаются по радиоволнам, передавать изображения высокого разрешения в режиме реального времени было сложно из-за ограничений емкости данных и размеров спутниковых антенн. Об этом говорится в сообщении Mitsubishi Electric. В результате требуется высокоскоростная космическая оптическая связь большой емкости, не требующая оптоволокна, для поддержки быстрой и точной оценки ущерба после стихийных бедствий. Однако в космической оптической связи используются очень узкие лазерные лучи, примерно в тысячную меньше, чем у радиоволн. Было непросто определить, как точно совместить лазерные лучи со спутниками, движущимися с высокой скоростью.

Оптический приемник объединяет функции для обнаружения четырех фазовых изменений лазерного излучения и направления луча, чтобы обеспечить космическую оптическую связь с в 10 раз большей скоростью, пропускной способностью и расстоянием по сравнению с радиоволновой связью. Поскольку длина волны намного короче, в компактных устройствах связи можно использовать антенны меньшего размера, которые можно устанавливать в труднодоступных местах для оптоволокна, например, между зданиями. Возможна также установка в местах, где обычная инфраструктура недоступна, например, в зонах стихийных бедствий, в развивающихся странах или в отдаленных районах, что расширяет возможности использования беспроводной связи в различных ситуациях.

Прототип оптического приемника Mitsubishi для терминала лазерной связи. Предоставлено Мицубиси Электрик.

Фотоэлектрический преобразователь системы, который принимает лазерный свет и преобразует его в электрические сигналы, разделен на четыре сегмента, а направление принимаемых лазерных лучей определяется путем сравнения интенсивности выходного сигнала каждого сегментированного элемента. Специальный датчик для определения направления луча в обычных системах больше не нужен. Небольшой оптический приемник объединяет функции космической оптической связи и лазерного определения угла прихода в фотоприемнике.

Прототип обнаруживает четыре изменения фазы лазерного излучения и направления луча с помощью оптической схемы на небольшой стеклянной подложке размером 5 см × 5 см с двумя фотодетекторами, установленными на одной печатной плате. Оптическая схема обнаруживает 0 °F, 90 °F, 180 °F и 270 °F, в отличие от обычного двухфазного обнаружения, которое обнаруживает 0 °F и 180 °F. Функция направления луча устраняет необходимость в специальном датчике. Вся система содержится в  легком модуле объемом 10 см 3 .

Метод когерентного обнаружения обеспечивает связь даже с более слабыми лазерными лучами по сравнению с обычным методом обнаружения изменений интенсивности из-за включения и выключения лучей, что позволяет осуществлять связь на больших расстояниях с использованием той же интенсивности лазерного луча. Кроме того, на когерентный метод меньше влияет солнечный свет и другой фоновый свет, что обеспечивает более стабильную связь.

Функция обнаружения направления луча фотодетекторами дополнительно устраняет необходимость в специальном датчике. Кроме того, оптическая схема размещена на небольшой стеклянной подложке размером 5 см × 5 см, на которой установлены два фотодетектора на одной печатной плате. В одномодульной конфигурации реализован легкий оптический приемник размером всего 10 см 3 ., что составляет менее одной четверти размера предыдущей модели Mitsubishi Electric.

Источник: https://www.photonics.com/Articles/Mitsubishi_Electric_Develops_Laser_Communications/a68063