Способ передачи и приема оптических сигналов и устройство для его осуществления

Способ передачи и приема оптических сигналов и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретения относятся к оптической связи. Способ осуществляется в устройстве, содержащем передатчики и приемники оптических сигналов, оптически сопряженные с оптической линией связи; оптическая линия связи состоит из когерентного источника светового излучения, оптически сопряженных с ним светоделительных пластин и отражающих зеркал, двух тонких частично пропускающих слоев, расположенных между когерентным источником светового излучения и отражающими зеркалами и установленных наклонно к плоскостям отражающих зеркал; отражающие покрытия отражающих зеркал выполнены частично пропускающими световое излучение из фотохромного материала или из материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется под действием светового излучения, приемники оптических сигналов состоят из отражающих зеркал и приемных узлов, оптически сопряженных с отражающими зеркалами, передатчики оптических сигналов состоят из источников световых сигналов и отражающих зеркал, при этом источники оптических сигналов установлены с возможностью освещения отражающих покрытий отражающих зеркал. Технический результат - повышение плотности передачи информации в 10⁶-10⁸ раз. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к области оптической связи и могут быть использованы для построения локальных оптических сетей.

Известен простейший способ передачи и приема оптических сигналов в виде семафорной азбуки [Большой энциклопедический словарь. Физика. М.: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 1998, с.496].

Данный способ обладает малой информативностью, что является его недостатком.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ передачи и приема оптических сигналов, включающий передачу и прием оптических сигналов по оптической линии связи, что обеспечивает повышенную скрытность связи [Основы волоконно-оптической связи: Пер. с англ./ Под ред. Е.М. Дианова. М.: Сов. Радио, 1980. с.173-185 (прототип)].

К недостаткам данного способа следует отнести малую плотность передачи информации, передаваемой в виде временных оптических сигналов.

Задачей изобретения является повышение плотности передачи информации за счет передачи пространственно разнесенных оптических сигналов в виде световых пятен.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе передачи и приема оптических сигналов, включающем передачу и прием оптических сигналов по оптической линии связи, передачу и прием оптических сигналов осуществляют на стоячих световых волнах, полученных от когерентного источника светового излучения путем отражения несущего светового излучения на оптически сопряженных с упомянутым когерентным источником светового излучения светоделительных пластинах и отражающих зеркалах, в пространстве, занимаемом стоячими световыми волнами, создают две системы интерференционных полос путем размещения в этом пространстве двух тонких частично пропускающих слоев, рассеивающих или поглощающих энергию электрического поля стоячей световой волны, установленных наклонно к плоскостям каждого из упомянутых отражающих зеркал, при этом плоскость одного из упомянутых слоев разворачивают по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения, относительно плоскости второго упомянутого слоя, пространство, занимаемое стоячими световыми волнами, просвечивают бегущими световыми волнами от упомянутого когерентного источника светового излучения за счет того, что упомянутые отражающие зеркала выполняют частично пропускающими световое излучение, отражающие покрытия упомянутых отражающих зеркал выполняют из фотохромного материала или из материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется под действием светового излучения, передаваемые оптические сигналы проецируют на отражающие покрытия упомянутых отражающих зеркал, а прием оптических сигналов осуществляют на приемных узлах, оптически сопряженных с упомянутыми отражающими зеркалами.

Известно устройство для передачи и приема оптических сигналов, содержащее передатчик и приемник оптических сигналов, при этом передатчик выполнен в виде светодиода [Шрайбер Г. Инфракрасные лучи в электронике: Пер. с франц. - М.: ДМК Пресс, 2001, с.135-176].

Данное устройство для передачи и приема оптических сигналов обладает малым расстоянием действия и малой направленностью из-за большой расходимости передаваемого светового излучения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для передачи и приема оптических сигналов, содержащее передатчик и приемник оптических сигналов, оптически сопряженные с оптической линией связи. [Основы волоконно-оптической связи: Пер. с англ. / Под ред. Е. М. Дианова. М.: Сов. Радио, 1980. с.173-185 (прототип)] . В данном устройстве в качестве передатчика оптических сигналов используется лазер, что обеспечивает возможность достижения большого расстояния действия и высокой направленности излучения. При этом оптическая линия связи может представлять собой закрытый световодный канал.

К недостаткам данного устройства для передачи и приема оптических сигналов можно отнести малую плотность передачи информации, передаваемой в виде временных оптических сигналов.

Задачей изобретения является повышение плотности передачи информации за счет передачи пространственно разнесенных оптических сигналов в виде световых пятен.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в устройстве для передачи и приема оптических сигналов, содержащем передатчики и приемники оптических сигналов, оптически сопряженные с оптической линией связи, оптическая линия связи состоит из когерентного источника светового излучения и оптически сопряженных с ним светоделительных пластин и отражающих зеркал, двух тонких частично пропускающих слоев, рассеивающих или поглощающих энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенных между упомянутым когерентным источником светового излучения и упомянутыми отражающими зеркалами и установленных наклонно к плоскостям упомянутых отражающих зеркал, при этом плоскость одного из упомянутых слоев установлена с возможностью разворота по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения, относительно плоскости второго упомянутого слоя, отражающие покрытия упомянутых отражающих зеркал выполнены частично пропускающими световое излучение из фотохромного материала или из материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется под действием светового излучения, приемники оптических сигналов состоят из упомянутых отражающих зеркал и приемных узлов, оптически сопряженных с упомянутыми отражающими зеркалами, передатчики оптических сигналов состоят из источников световых сигналов и упомянутых отражающих зеркал, при этом источники оптических сигналов установлены с возможностью освещения отражающих покрытий упомянутых отражающих зеркал.

При этом приемные узлы выполнены в виде периодических систем фотоэлементов, в качестве которых могут быть использованы матричные системы фоточувствительных приборов с зарядовой связью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены схема устройства для передачи и приема оптических сигналов (фиг.1) и отображение двух систем интерференционных полос на каждом отражающем зеркале (фиг.2).

Устройство для передачи и приема оптических сигналов содержит передатчики и приемники оптических сигналов, оптически сопряженные с оптической линией связи. Оптическая линия связи состоит из когерентного источника 1 светового излучения и оптически сопряженных с ним светоделительных пластин 2 и отражающих зеркал 3, двух тонких частично пропускающих слоев 4 и 5, рассеивающих или поглощающих энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенных между когерентным источником 1 светового излучения и отражающими зеркалами 3 и установленных наклонно к плоскостям отражающих зеркал 3, при этом плоскость тонкого частично пропускающего слоя 4 разворачивают по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения, относительно плоскости тонкого частично пропускающего слоя 5 на угол 90^o. Отражающие покрытия отражающих зеркал 3 выполнены частично пропускающими световое излучение из фотохромного материала или из материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется под действием светового излучения. Приемники оптических сигналов состоят из отражающих зеркал 3 и приемных узлов 6, оптически сопряженных с отражающими зеркалами 3. Передатчики оптических сигналов состоят из источников 7 световых сигналов и отражающих зеркал 3, при этом источники 7 оптических сигналов установлены с возможностью освещения отражающих покрытий отражающих зеркал 3.

Приемные узлы 6 выполнены в виде периодических систем фотоэлементов, в качестве которых могут быть использованы матричные системы фоточувствительных приборов с зарядовой связью.

В качестве когерентного источника 1 светового излучения используют лазер. Для получения светового пятна большого диаметра оптическая линия связи снабжена телескопом 8, расположенным между когерентным источником 1 светового излучения и тонким частично пропускающим слоем 5. Тонкие частично пропускающие слои 4 и 5 нанесены на поверхности оптических клиньев 9 и 10. Отражающие покрытия из фотохромного материала или из материала с диэлектрической проницаемостью, изменяющейся под действием светового излучения, нанесены на одну из поверхностей отражающих зеркал 3. На другой поверхности каждого из отражающих зеркал 3 размещен источник 7 оптических сигналов, определенное местоположение которого задается согласно отображению 11 системы интерференционных полос на отражающем зеркале 3 (фиг.2). В качестве источников 7 оптических сигналов используют светодиоды или полупроводниковые лазеры. Отражающие зеркала 3 могут быть установлены на юстировочных узлах 12.

Заявленный способ передачи и приема оптических сигналов осуществляется на настоящем устройстве для его осуществления следующим образом.

Световой поток от когерентного источника 1 светового излучения проходит тонкие частично пропускающие слои 4 и 5, затем поступает через светоделительные пластины 2 на отражающие зеркала 3 и отражается от них. При этом образуются стоячие световые волны. Так как тонкие частично пропускающие слои 4 и 5 рассеивают или поглощают энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположены наклонно, при этом угол между плоскостью каждого тонкого частично пропускающего слоя и волновым фронтом световой волны задан из соотношения sin = /2d, где - длина световой волны; d - период интерференционных полос в пространстве, занимаемом стоячими световыми волнами и просвечиваемом бегущими световыми волнами от когерентного источника 1 светового излучения за счет того, что отражающие зеркала 3 выполняют частично пропускающими световое излучение, образуются две системы интерференционных полос. Так как плоскость тонкого частично пропускающего слоя 4 развернута по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения, относительно плоскости тонкого частично пропускающего слоя 5 на угол 90^o, эти системы являются ортогональными. Полученное таким образом отображение 11 двух систем интерференционных полос на каждом отражающем зеркале 3 (фиг.2) представляет собой поле несущего светового излучения, предназначенное для передачи и приема пространственно разнесенных оптических сигналов в виде световых пятен.

Передача оптических сигналов осуществляется следующим образом. Отражающее покрытие каждого отражающего зеркала 3 выполняют из фотохромного материала или из материала с диэлектрической проницаемостью, изменяющейся под действием светового излучения (т.е. обладающего фотодиэлектрическим эффектом). Источник 7 светового излучения освещает определенный участок отражающего покрытия отражающего зеркала 3. Это световое воздействие приводит к изменению условий отражения несущего светового излучения когерентного источника 1 светового излучения от отражающего зеркала 3. Изменение условий отражения (т.е. изменение показателя отражения или показателя диэлектрической проницаемости) приводит к изменению интенсивности стоячей световой волны на всем протяжении оптической линии связи. Таким образом, за счет этих пространственных изменений происходит передача оптических сигналов на все остальные отражающие зеркала 3, на которых в отображении 11 двух систем интерференционных полос на участке, соответствующем местоположению источника 7 светового излучения, наблюдается световое пятно с измененной интенсивностью, что и регистрируется на приемных узлах 6.

Предлагаемый способ передачи и приема оптических сигналов и устройство для его осуществления позволяют повысить плотность передачи информации в 10⁶-10⁸ раз.

Формула изобретения

1. Способ передачи и приема оптических сигналов по оптической линии связи, отличающийся тем, что передачу и прием оптических сигналов осуществляют на стоячих световых волнах, полученных путем отражения несущего светового излучения когерентного источника линии связи на светоделительных пластинах и зеркалах, а передаваемые оптические сигналы источника передатчика оптических сигналов проецируют на отражающее покрытие зеркал, при этом в пространстве, занимаемом стоячей световой волной, создают две системы интерференционных полос путем размещения в этом пространстве двух тонких частично пропускающих слоев, рассеивающих или поглощающих энергию электрического поля стоячей световой волны, установленных наклонно к плоскости зеркала, при этом плоскость одного из слоев разворачивают по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения относительно плоскости второго слоя, изображения упомянутых систем интерференционных полос регистрируют на каждом зеркале, кроме того, пространство, занимаемое стоячими световыми волнами, просвечивается бегущими световыми волнами от когерентного источника светового излучения за счет того, что отражающие зеркала выполняют частично пропускающими световое излучение, а отражающее покрытие зеркала выполняют из материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется под действием светового излучения, и система интерференционных полос с пятнами с измененной интенсивностью регистрируется на периодической системе фотоэлементов.

2. Способ по п.1, при котором отражающее покрытие выполняют из фотохромного материала.

3. Устройство для передачи и приема оптических сигналов, содержащее передатчики и приемники оптических сигналов, оптически сопряженные с оптической линией связи, отличающееся тем, что оптическая линия состоит из когерентного источника светового излучения, светоделительных пластин, зеркал, двух тонких частично пропускающих слоев, рассеивающих или поглощающих энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенных между когерентным источником светового излучения и зеркалами наклонно к плоскости зеркал, при этом плоскость одного из упомянутых слоев разворачивают по оси, совпадающей с направлением распространения светового излучения относительно плоскости второго упомянутого слоя, приемники оптических сигналов состоят из зеркал и периодических систем фотоэлементов, передатчики оптических сигналов состоят из источников оптических сигналов передатчика и зеркал, отражающее покрытие которого выполнено из материала с диэлектрической проницаемостью, изменяющейся под действием светового излучения, при этом источники оптических сигналов передатчика оптических сигналов установлены с возможностью освещения отражающих покрытий зеркал.

4. Устройство по п.3, при котором отражающее покрытие зеркала выполняют из фотохромного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2