Селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи

Запропонована корисна модель відноситься до галузі лазерних систем і може бути використана для побудови передаючої частки лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з модернізованим частотночасовим методом (МЧЧМ) вимірювання. Відомий "Передавач оптичної системи зв'язку з частотним ущільненням каналів" [1], який містить послідовно з'єднанні лазер, та для кожного з n каналів: аналізатор, пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, фільтр, який пропускає смугу часто т зі середньою частотою fn (n-ого каналу відповідно), модулятор та дзеркало для відбивання сигналу, а також каналізаційні дзеркала для каналізації сигналів з каналу у канал. Недоліком передавача є те, що у ньому не виділяються необхідні комбінації частот із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є «Селектор подовжніх мод для виділення із спектру синхронізованого одномодового багаточастотного лазерного випромінювання необхідних частот» [2], виконаний на основі вузькосмугових інтерферометрів Фабри-Перо, число яких дорівнює числу селектованих подовжніх мод. В кожному з каналів він включає: оптичний поляризатор (ОП) випромінювання, пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, вузькосмуговий інтерферометр Фабри-Перо (ІФП), настроєний на сигнал визначеної комбінації мод (частот), оптичний квантовий підсилювач (ОКП), для підсилення вихідного випромінювання (виділювані пари частот) і допоміжні дзеркала, призначені для каналізації оптичного випромінювання. Недоліком пристрою-прототипу є те, що він не виділяє необхідні комбінації частот із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера для створення інформаційного сигналу (формування інформаційного каналу зв'язку). В основу корисної моделі поставлена задача створити селектор подовжніх мод для лазерної інформаційновимірювальної системи, який забезпечить: - виділення із синхронізованого одномодового багаточастотного спектру випромінювання лазера зондуючих сигналів у ви гляді п'яти парних частот: ν5 , ν4 ; ν9 , ν7; ν6, ν3; ν8, ν2; ν10, ν1; - створення інформаційного каналу зв'язку, при умові використання сигналу з різницевих частот міжмодових биттів Δν101= ν10-ν1=9Δνм ; - створення рівносигнального напрямку (РСН) на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, при умові використання різницевих частот міжмодових биттів Δν54= ν5-ν4= Δνм , Δν97= ν9-ν7=2 Δνм , Δν63= ν6-ν3=3 Δνм , Δν82= ν8-ν2=6Δνм , - побудову передаючої частки ЛІВС. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у пристрій, виконаний на основі вузькосмугових інтерферометрів Фабрі-Перо (ІФП), число яких дорівнює числу селектованих подовжніх мод, в кожному з каналів, який містить в кожному з шістьох каналів: оптичний поляризатор (ОП) випромінювання, пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, вузькосмуговий інтерферометр Фабри-Перо (ІФП), настроєний на сигнал визначеної комбінації мод (частот), оптичний квантовий підсилювач (ОКП), для підсилення вихідного випромінювання (виділювані пари частот) і допоміжні дзеркала, призначені для каналізації оптичного випромінювання, в який, після Оп виділеної пари частот ν8 і ν2, додатково введено послідовно підключені ОП випромінювання, пасивні фазові пластинки, вузькосмуговий ІФП, настроєний на сигнал ν10 , ν1 комбінації мод (пари частот) та оптичний квантовий підсилювач, для підсилення вихідного випромінювання (виділюваної пари частот). Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у тому, що запропонований селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи у передаючої частки ЛІВС з МЧЧМ вимірювання забезпечить інформаційну взаємодію з літальним апаратом (ЛА) при одночасному високоточному вимірюванні параметрів руху (ВПР) і стійкому кутовому автосупроводженні ЛА у широкому діапазоні дальностей [3-5]. На Фіг.1 представлений принцип виділення сигналів частот із синхронізованого спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера. На Фіг.2 представлений принцип виділення сигналів парних частот із синхронізованого спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера. На Фіг.3 представлений принцип створення рівносигнального напрямку на основі формування частково перетинаючихся парціальних діаграм спрямованості та інформаційного каналу (на частоті міжмодових биттів 9Δνм ). На Фіг.4 представлена блок-схема селектора подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. Запропонований селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи містить в кожному з каналів: оптичний поляризатор (ОП) випромінювання, пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, вузькосмуговий інтерферометр Фабри-Перо (ІФП), настроєний на сигнал визначеної комбінації мод (частот), оптичний квантовий підсилювач (ОКП), для підсилення вихідного випромінювання (виділювані пари частот) і допоміжні дзеркала, призначені для каналізації оптичного випромінювання. Робота запропонованого пристрою полягає в наступному. На вхід селектора подовжніх мод (СПМ) надходить одномодове багаточастотне із синхронізацією подовжніх мод лазерне випромінювання. Проходячи перший канал через оптичний поляризатор і пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, надходить на вузькосмуговий інтерферометр Фабри-Перо, що пропускає смугу частот νa , яка не потрібна для формування парціальних ДС (створення РСН), сигнали всіх частот, що залишилися, відбиваються. Відбите випромінювання, спектр якого розташований поза межами смуги частот νa , повертається до поляризатора і, будучи ортогонально поляризованим стосовно вихідного, ви ходить через бічну грань ОП і за допомогою каналізаційного дзеркала направляється в другий канал СПМ, у якій відбувається аналогічне виділення смуги частот νв (Фіг.1,4). Виділений другим каналом оптичний сигнал подовжніх мод, спектр якого необхідний для формування парціальних ДС (створення РСН) (Фіг.2, 3), через каналізаційне дзеркало надходить у канал виділення першої пари частот ν5, ν4 (мод). Проходячи через оптичний поляризатор і пасивну фазову пластинку λ/4, що повертає вектор Е минаючого випромінювання на кут 45° за один прохід, сигнал надходить на вузькосмуговий інтерферометр Фабри-Перо, що пропускає першу пару частот ν5 , ν4 (Фіг.2, 4), яка підсилюється оптичним квантовим підсилювачем і формує першу парціальну діаграмму спрямованості, підфарбовану частотою міжмодових биттів Δνм (Фіг.3). Частина групового сигналу, що залишилася відбитим дзеркалом ІФП, повертається і довертається фазовою пластинкою ще на кут 45°, виходить через бічну грань ОП випромінювання і направляється допоміжним дзеркалом у наступний канал, де відбувається виділення другої пари частот (мод ν9, ν7=2 Δνм ) аналогічним образом, і т.ін. для останніх пар частот: ν6, ν3=3 Δνм та ν8 , ν2=6 Δνм , (Фі г.2, 4). Формування інформаційного оптичного сигналу з подовжніх мод ν10 , ν1 (пари частот Δν101= ν10-ν1=9 Δνм ) (Фіг.2, 4) здійснюється також окремим каналом аналогічним образом, як і у попередніх каналах для виділення мод ν5, ν4 ; ν9 , ν7 і т.ін. Частина сигналу, що залишилася після виділення необхідних комбінацій частот через допоміжне дзеркало направляється у «ловушк у». Джерела інформації: 1. Деланж. Широкополосные оптические системы связи. Часть II. Частотное уплотнение каналов. М.: « Мир». // Тр уды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. - Том 8. Вып. 10. - 1970. - С.296-304. 2. Деклараційний патент на винахід 65320 А, Україна, 7МПК H04Q 1/453. Селектор подовжніх мод для виділення із спектру синхронізованого одномодового багаточастотного лазерного випромінювання необхідних частот. // Колмійцев О.В., Обрядін В.В. - № 2003076387; Заяв. 08.07.2003; опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 3с. 3. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, 7МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотно-часового методу вимірювання. // Альошин Г.В., Коломійцев О.В., Пашков Д.П. - №2003010713; Заяв. 27.01.2003; опубл. 15.08.2003; Бюл. №8. - 5с. 4. Коломійцев О.В. Лазерна інформаційно-вимірювальна система. // Системи обробки інформації: Збірник наукових праць. - X.: ХВУ. - 2004. - Вип. 8 (36). - С.186-189. 5. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, G01 S 17/42, G01 S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. // Коломійцев О.В. - № 2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 4с.