Применение лазеров в связи и локации
Информация - Радиоэлектроника
Другие материалы по предмету Радиоэлектроника
Содержание
Стр.
Введение3
1 Лазеры в технике связи3
1.1 Системы связи оптического диапазона3
1.2 Модуляционные устройства для оптической связи8
1.2.1 Амплитудные модуляторы для внешней модуляции9
1.2.2 Амплитудные модуляторы для внутренней модуляции.12
1.2.3 Методы частотной модуляции лазеров.13
1.3 Приёмники излучения14
1.3.1 Детекторы оптического диапазона20
1.4 Световодные линии связи25
1.4.1 Основные типы световодов26
1.4.2 Световые лучеводы27
1.4.3 Волоконные волноводы29
1.4.4 Газовые волноводы29
1.4.5 Оптические микроволноводы30
2 Применение лазеров в радиолокационных системах32
Список использованных источников36
Введение
1 Лазеры в технике связи
1.1 Системы связи оптического диапазона
В общем виде структурные схемы систем связи оптического диапазона и радиодиапазонов аналогичны. Как показано на рисунке 1.1, генератор оптического диапазона 1 вместе с модулятором 2 и генератором накачки 3 выполняет функции передатчика радиодиапазона. Излучатель 4 на передающей стороне и коллектор 5 на приемной служат передающей и приемной антеннами. Оптический квантовый усилитель 6, преобразователь световых колебаний в электрические сигналы информации 7 (модулирующий сигнал) и усилители этих сигналов 8 образуют приемник. Устройства точного нацеливания 9 служат для, совмещения оптической оси всех элементов линии. Источник передаваемой информации 10 и оконечное устройство 11, стоящее на выходе приёмника, могут быть любого типа. В оптических линиях связи могут применяться помехоустойчивые виды модуляции. Может быть построена и аппаратура уплотнения нескольких телевизионных каналов [1].
Рисунок 1.1 - Оптическая система связи
Недостаток оптической системы связи с амплитудной модуляцией световой несущей состоит в значительных нелинейных искажениях, вызываемых работой оптического модулятора. Эти, искажения обусловлены нелинейностью модуляционных характеристик оптических модуляторов и практически неустранимы.
Предложена система связи с частотно-модулированной поднесущей, которая позволяет почти полностью избавиться от нелинейных искажений оптического модулятора. В этой системе связи используется частотная модуляция (ЧМ) передаваемым сигналом вспомогательной поднесущей. Частота поднесущей выбирается в районе радиодиапазона или диапазона СВЧ. Полученный ЧМ - сигнал используется для амплитудной модуляции излучения лазера при помощи стандартного оптического модулятора.
На приемной стороне передаваемый сигнал детектируется фотодетектором, и после усиления подается на амплитудный ограничитель для устранения паразитной амплитудной модуляции. Далее полученный сигнал поступает на частотный детектор, на выходе которого получается исходный сигнал. Нелинейность характеристики оптического модулятора практически не вызывает нелинейных искажений передаваемого сигнала при применении ограничителя.
Для передачи информации на большие расстояния с целью уменьшения ослабления сигнала используют ретрансляторы. Ретранслятор представляет собой фотоприемник, усилитель-ограничитель и лазер, излучение которого модулируется сигналом с выхода усилителя-ограничителя. Ретрансляторы повышают дальность оптической связи. Другой эффективный способ повышения дальности оптических линий связи использование световодов.
Перспективными системами связи оптического диапазона являются системы с импульсной модуляцией и импульсным режимом работы оптического квантового генератора. Такие системы позволяют с чрезвычайно высокой скоростью передавать информацию во время излучения каждого импульса. В рассматриваемой системе информация, подлежащая передаче, регистрируется в запоминающем входном устройстве и подводится к модулятору света, размещенному на пути светового пучка лазера и обеспечивающему импульсно-кодовую модуляцию. При этом соответствующие схемы синхронизируют передачу информации запоминающим устройством от световых импульсов лазера.
Световые импульсы доходят до приемного устройства, детектируются фотодетектором и передаются демодулятору, который преобразует их в электрические сигналы, соответствующие сигналам, зарегистрированным в запоминающем устройстве. Это устройство соединено со схемой синхронизации, а также читающими устройствами.
Рисунок 1.2 - Оптическая система связи с импульсной модуляцией
Блок-схема системы связи с импульсной модуляцией показана на рисунке 1.2. Подлежащая передаче информация, представленная в виде звуковых или кодированных сигналов, преобразуется на передающей станции в электрические импульсы, используемые для модуляции импульсов когерентного света, излучаемых лазером, с помощью модулятора 2.
Конечная аппаратура передающей и приемной станций укомплектована стандартными кодирующими быстродействующими устройствами, поэтому промежуточные регистрирующие устройства 3 и преобразователи 4 могут использоваться при передаче и приеме. Блок 5 служит демодулятором.
В разработанной системе применялся рубиновый лазер с продолжительностью генерируемых импульсов приблизительно 0,0001 сек. Расхождение луч