Sparčiai vystantis komercinėms aviacijos ir kosmoso technologijoms, ryšių sistemų paklausa tarp komercinių erdvėlaivių skyrių kasdien didėja. Šiame dokumente siūloma artimo -atstumo lazerinio ryšio sistema su integruotu efektyvaus ryšio ir anti-drebėjimo dizainu, kuri yra konkrečiai skirta komunikacijai tarp komercinės erdvės skyrių. Ši sistema susiduria su tokiais iššūkiais kaip optinio elemento deformacija ir sumažėjęs optinio kelio stabilumas aukšto-dažnio-laipsnio--laisvės ir aukšto{8}}dažnio vibracijos sąlygomis. Taikant unikalų optinio kelio dizainą, didelį nukrypimo kampą ir prisitaikančius algoritmus, jis veiksmingai slopina vibracijos poveikį optinei sistemai. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad kai vibracijos kampo poslinkis yra ± 20 laipsnių, šoninis poslinkis yra mažesnis nei 200 mm, o išilginis poslinkis yra mažesnis nei 10 mm, šviesos taško kokybė ir ryšio charakteristikos atitinka projektavimo reikalavimus. Šiame darbe atliktas tyrimas suteikia teorinį pagrindą ir techninę paramą kuriant ir įdiegiant lazerinio ryšio sistemas tarp komercinės erdvėlaivių skyrių, esant aukšto-daugelio{16}}laipsnio{17}}laisvės vibracijos aplinkai, ir tai labai svarbu gerinant erdvėlaivių ryšio patikimumą ekstremaliose aplinkose.
Sukurkite artimo-atstumo lazerinio ryšio sistemą, tinkančią kelių-laipsnių-susijusioms vibracijos aplinkoms-, siekiant išspręsti tradicinių mechaninių sąsajų nepakankamo stabilumo ekstremaliose aplinkose problemą. Ši sistema užtikrina labai patikimą ryšį sudėtingomis sąlygomis, pvz., stipria vibracija dėl naujoviško optinio dizaino ir medžiagų pasirinkimo. Tiksliau, lazerinis ryšys tarp skyrių efektyviai sumažina kelių -laipsnių--laisvės vibracijos poveikį ryšio kokybei, padidindamas spindulio nuokrypio kampą. Be to, sistemoje įdiegtas adaptyvus optinio reguliavimo mechanizmas, kuris gali{10}}realiu laiku kompensuoti optinio kelio nukrypimus, kuriuos sukelia vibracija ir temperatūros pokyčiai, taip dar labiau padidindamas ryšio stabilumą.
Kalbant apie optinį dizainą, šiame dokumente optimizuojamas lazerinio ryšio sistemos optinis kelias, pagrįstas Zemax optinio modeliavimo programine įranga. Atlikus modeliavimo analizę, nustatytas optimalus pluošto nuokrypio kampo diapazonas nuo 0,5 laipsnio iki 1,5 laipsnio, užtikrinant ryšio atstumą ir sumažinant susietos vibracijos poveikį optiniam keliui. Modeliavimo rezultatai rodo, kad kai spindulio nukrypimo kampas yra 2,0 laipsnio, sistema vis tiek gali atitikti ryšio reikalavimus ekstremalioje aplinkoje esant 200 mm ryšio atstumui, o šviesos taško skersmuo valdomas 2 mm atstumu, atitinkančiu priėmimo galo fotoaptikimo reikalavimus. Be to, modeliavimas taip pat patikrina optinio kelio stabilumo ir priėmimo galios kitimo dėsnius esant skirtingiems nuokrypio kampams (nuo 0 iki 5 laipsnių) ir vertikaliems poslinkiams (0 mm iki 10 mm). Modeliavimo rezultatai rodo, kad kai kampo poslinkis yra 2 laipsniai, šviesos taško centro poslinkis yra mažesnis nei 0,5 mm, o priėmimo galia sumažėja tik maždaug 1,2 dB, o tai rodo, kad sistema turi stiprią anti{16}}nuokrypį.
Eksperimentinis patikrinimas rodo, kad ekstremaliomis sąlygomis, kai atstumas tarp priėmimo galo ir perdavimo galo viršija 200 mm, priėmimo galia vis tiek gali išlikti -8,88 dBm. Be to, kai kampo poslinkis pasiekia 20 laipsnių, net kai ryšio atstumas viršija 200 mm, priėmimo galia vis tiek gali išlaikyti -10,61 dBm. Dar svarbiau, kad kai ryšio atstumas, nukreipimo kampas ir vertikalus poslinkis pasiekia kraštutines padėtis, priėmimo galia priėmimo gale per 5 minutes vis tiek gali išlikti virš -10,84 dBm ir pasiekti be klaidų ryšį, visiškai atitinkantį projektavimo reikalavimus. Šis našumas siejamas su visapusišku sistemos optinio dizaino, medžiagų pasirinkimo ir šiluminio valdymo technologijos optimizavimu.
Apibendrinant galima pasakyti, kad sukūrus artimo -atstumo lazerinio ryšio sistemą, skirtą kelių-laipsnių-laisvės-vibracijos aplinkai, ne tik demonstruojamas puikus optinis našumas, bet ir užtikrinamas didelis ryšio patikimumas ekstremaliose aplinkose. Šis dizainas suteikia svarbią techninę paramą ir orientacinę vertę lazerinio ryšio programoms aviacijos erdvėje, giliavandenių{5}}jūrų tyrinėjimams ir branduolinei pramonei ateityje.