CC BY
47
УДК 621.396
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОЧНО-ВОЛОКОННЫХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ АНТЕНН НАЗЕМНО-КОСМИЧЕСКОЙ ЛАЗЕРНОЙ СВЯЗИ
Борис Викторович Поллер
Институт лазерной физики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13/3, доктор технических наук, заведующий лабораторией, тел. (383) 330-71-20, e-mail: [email protected]
Александр Викторович Бритвин
Институт лазерной физики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13/3, кандидат технических наук, младший научный сотрудник, тел. (383) 330-71-20, e-mail: [email protected]
Борис Дмитриевич Борисов
Институт лазерной физики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13/3, доктор технических наук, заведующий лаборатории, тел. (383) 330-77-42, e-mail: [email protected]
Виктор Федорович Плюснин
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3, доктор химических наук, заведующий лабораторией, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются схема построения приемных систем для наземно-космической лазерной связи на основе планарно-волоконных систем.
Ключевые слова: лазерная наземно-космическая связь, планарно-волоконные антенны.
CHARACTERISTICS OF FILM- FIBER MODULES FOR ANTENNAS OF GROUND-SPACE LASER COMMUNICATION
Boris V. Poller
Institute of Laser Physics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave, 13/3, PhD, Head of the Laboratory tel. (383) 330-71-20, e-mail: [email protected]
Alexander V. Britvin
Institute of Laser Physics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave, 13/3, PhD, Research Associate tel. (383) 330-71-20, e-mail: [email protected]
Boris D. Borisov
Institute of Laser Physics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev Ave, 13/3, PhD, Head of the Laboratory, tel. (383) 330-77-42, e-mail: [email protected]
Victor F. Plusnin
Institute of Chemical Kinetics and Combustion SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Institutskaya, PhD, Head of the Laboratory, e-mail: [email protected]
In article are considered the scheme of creation of reception systems for ground-space laser communication based on planar-fiber systems.
Key words: laser ground-space communication, planar-fiber systems.
Для оптических систем, рассчитанных на большие расстояния характерны большие площади приема. Для приема сигнала от подвижных объектов необходима система наведения и стабилизации оптической системы, которая имеет значительные массогабаритные параметры и потребления.
Для обеспечения лазерной связи на трассах КА - НП для различных метеорологических условий разрабатываются разнообразные схемы организации линии связи, в т.ч. с использованием опто-радиоволновых ретрансляторов (ОРР), представленной на рис. 1.
Космический
СВЧ антенна
Радиолуч
до 30 км
Рис. 1. Схема построения лазерной линии связи «космический аппарат -наземный пункт» с использованием опторадиоволновых ретрансляторов
над облачностью
В такой схеме канал связи на участке КА - ОРР функционирует на оптических несущих, а на участке ОРР - НП - в СВЧ диапазоне [1], обеспечивающем надежную передачу информации. В данной схеме предполагается использовать планарно - волоконные антенны (ПВА) [1, 2], размещенные по периметру рефлекторов спутниковых СВЧ антенн, что позволит одновременно передавать и принимать СВЧ и сигналы оптических частот на наземный пункт и другие космические аппараты. Оптоволоконные ретрансляторы поднимаются выше верхней кромки облачности, где могут находиться заданное время. В верхней
части шара зонда размещается планарно - волоконная антенна, соединенная с оптоэлектронным узлом и СВЧ приемопередатчиком для связи с НП.
На основе ранее полученных результатов был разработан эскиз планарно-волоконной антенны, совмещенной с СВЧ антенной, представленный на рис. 2.
а)
б)
Рис. 2. Эскиз пленочно-волоконной антенны (ПВА): а) состав пленочно-волоконной антенны и приемо-передающих модулей ТК и КК связиі - оптический анализатор; 2 - оптический усилитель;
3 - оптоэлектронный блок; 4 - оптический коммуникатор; 5 - матрица лазеров; 6 - модулятор; б) эскиз пленочно-волоконной антенны
В энерго-информационную модель лазерной системы важной составной частью входит физико-химическая модель планарно-волоконной антенны. Данная модель ПВА характеризует процессы преобразования энергетических, спектральных и временных характеристик принятого лазерного излучения Р {К(х,у,7,1:), (1}} в структурах синтезируемой антенны. Для этого выбраны молекулы, поглощающие в ИК области спектра, для создания фильтра в виде полимерной пленки толщиной 10.. .100 мкм, пропускающего излучение полупроводниковых лазеров. Преобразующие спектральные характеристики лазерного сигнала и физико-химическая структура в составе планарно-волоконной антенны показаны на рис. 3.
Кинетика данного красителя, позволяет получать высокие скорости передачи информации. В целом применение данных структур существенно улучшает энергетические и информационные параметры лазерной линии, особенно в условиях облачности.
500 600 700 800 900 1000
Длина волны / нм
Рис. 3. Спектральные характеристики ПВА на базе красителя IR-132 на фоне пропускания оптического фильтра. Показана также молекулярная структура IR-132
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Поллер Б.В., Бритвин А.В., Коняев С.И., Щетинин Ю.И. О характеристиках оптора-диоволновых ретрансляторов для лазерных наземно-космических сетей и линий связи в условиях облачности // Труды Конгресса ГЕО-Сибирь - Новосибирск, 2011. - Т. 5. Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии. Ч. 2.: сб. матер. VII Междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь - 2011», 19 - 29 апреля 2011 г. Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2011.- С.64 - 68.
2. Поллер А.Б., Бритвин А.В., Поллер Б.В., Кусакина А.Е. Характеристики преобразования оптических сигналов в полимерных пленках с люминофорами, с нано частицами железа // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр., 10-20 апреля 2012 г., Новосибирск: Междунар. науч. коф. «Специалезированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии»: сб. материалов в 2 т. Т. 2. - Новосибирск: СГГА, 2012. стр. 22-26
© Б.В. Поллер, А.В. Бритвин, Б.Д. Борисов, В. Ф. Плюснин, 2013
