طراحی اپتیکی گیرنده لینک مخابرات لیزری دریایی با برد 10 کیلومتر

چکیده

امروزه، استفاده از سیستم‌های مخابرات لیزری فضای آزاد به دلیل فراهم نمودن کانال‌های ارتباطی ایمن بدون امکان ایجاد اختلال در عملکرد آن‌ها و امکان انتقال داده با نرخ بسیار بالا توجه زیادی را به خود معطوف نموده‌است. با توجه به اهمیت مزایای مذکور در ارتباطات نظامی می‌توان از این سیستم‌های مخابراتی در برقراری ارتباطات دریایی ناو با ناو یا ناو با خشکی استفاده نمود. اساس کار این سیستم‌ها مبتنی بر انتشار باریکه‌های لیزری در اتمسفرمتلاطم حاوی ذرات معلق برخواسته از سطح دریا می‌باشد که بر روی برد و عملکرد سیستم تأثیر بسیاری می‌گذارند. به طور کلی سیستم‌های مخابرات لیزری شامل دو قسمت اصلی فرستنده و گیرنده اپتیکی می‌باشند که با توجه به اهمیت ساختار اپتیکی فرستنده و گیرنده در کیفیت و برد عملکرد لینک مخابراتی، در این مقاله طرح سیستم اپتیکی گیرنده یک لینک مخابراتی فضای آزاد ارائه و تحلیل شده‌است. واگرایی اولیه لیزر مورد استفاده در فرستنده حدود 10 درجه بوده و با استفاده از موازی‌ساز به 2 میلی‌رادیان کاهش می‌یابد. قطر دهانه‌ی فرستنده 8 میلی‌متر و طول‌موج به‌کار رفته در این سیستم اپتیکی 1550 نانومتر است. برد لینک مخابراتی مذکور 10 کیلومتر بوده و فوتودیود استفاده شده در این طراحی از کاتالوگ شرکتLaser-Componentsانتخاب شده‌است. فوتودیود انتخابی از سریHybrid-H3با قطر ناحیه‌ی فعال 500 میکرون است.قطر دهانه‌ی گیرنده 20 سانتی‌متر و جنس شیشه‌ی عدسی‌های به‌کار رفته در طراحی از نوع SF6 بوده و قابلیت تولید در داخل کشور را دارند. شبیه‌سازی این سیستم اپتیکی توسط نرم‌افزارZEMAX صورت گرفته‌و نمودارهای حاصل از این نرم‌افزار مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Free Space Optical Communication Receiver’s Design for 10 km Range

چکیده [English]

Recently, there has been an exponential increase in the use of Free Space Optical (FSO) technology, mainly for high rate data transmission through secure communication channel with low probability of interception. Because of this method's advantages in military communications, this kind of communication systems can be used in the communication links’ between two ships or ships and coastal station data transmission applications. These systems work based on laser beams propagation through turbulent atmosphere including aerosols originated from sea surface affected links reliability. Generally, laser communication systems consist of two main subsystems, optical transmitter and receiver, which these subsystem’s design have a strong effects on link performance and effective range. Due to importance of optical receiver design, in this paper, optical design of the laser communication links’ receiver is analyzed. Initial beam divergence angle of laser source (in communication link (λ=1550 nm)) is about 10 degrees and is reduced to 2 mrad after the collimator. Effective aperture diameter of transmitter is about 8 mm. The effective communication link range is 10 km. Used Photodiode in receiver is Hybrid-H3 which is selected from Laser-Components Company catalogue. The diameter active area of this photodiode is equal to 500 micrometers. Receiver optic’s aperture diameter is 20 cm and their optical glass is SF6. This receiver can be fabricated in Iran. Receiver optical design simulation is done by ZEMAX software. To verify the system performance, some standard graphs of this software are analyzed.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Free Space Optical Communication
  • Maritime secure and high rate data transmission
  • Optical receiver
  • Optical Design