ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ

Полезная модель относится к системам оптической связи и может быть использована в системах цифровой и аналоговой связи в открытых линиях связи.
Известна беспроводная дуплексная оптическая система связи, патент РФ №2178954, кл. Н 04 В 10/00 от 27.01.2002 г., содержащая два приемопередатчика, в состав которых входят по два пространственно разнесенных оптических передатчика, представляющих собой излучатели с модуляторами, и два пространственно разнесенных оптических приемника модулированного излучения. При этом выходы первого и второго оптических приемников каждого из указанных приемопередатчиков связаны с выходом соответствующего демодулятора через сумматор.
Пространственный разнос оптических передатчиков и приемников на каждом пункте (конце) линии связи снижает вероятность сбоя связи при пересечении ее непрозрачными предметами.
Однако указанное пространственно разнесенное размещение оптических приемников и передатчиков не позволяет в полной мере ликвидировать влияние искусственных или естественных оптических помех, в частности атмосферных помех, поскольку излучение в дублирующих каналах связи проходит по раздельным путям и испытывает различные влияния флуктуации среды, например, атмосферы.
Известна также оптическая система связи (прототип), патент РФ №2121229, Кл. Н 04 В 10/00 от 27.10.1998 г. Система обеспечивает беспроводный обмен информацией и содержит передающую и приемную части, выполненные в виде оптического передатчика и оптического приемника.
Недостатками такой системы являются влияние аномалий среды и случайных или целенаправленных вносимых оптических помех на устойчивость и качество связи, при необходимости обеспечения высоких скоростей передачи информации, а также на дальность связи и невысокий срок службы при достаточно больших затратах на производство и эксплуатацию.
К аномалиям среды связи, приводящим к ухудшению связи, относятся атмосферные явления, такие как туман, дождь, снег, флуктуации показателя преломления и коэффициента потерь оптического сигнала в воздушной или водной среде, влияющие на затухание или искажение сигналов в линии связи.
Целью полезной модели является обеспечение возможности передачи информации как в цифровом, так и в аналоговом виде, повышение помехозащищенности линии связи, обеспечение скрытности передачи информации и уменьшение влияния шумов фотоприемников на прием информационного сигнала.
Поставленная цель достигается тем, что в систему оптической связи, состоящую из передающей и приемной части, выполненной в виде оптического передатчика и оптического приемника, а также беспроводной
оптической линии связи дополнительно введен нелинейный оптический элемент (кристалл) и лазер накачки, при этом оптический передатчик соединен с нелинейно-оптическим элементом, который соединен с лазером накачки, причем нелинейно-оптический элемент через беспроводную оптическую линию связи связан с сепаратором, который, в свою очередь, первым выходом соединен с первым фотоприемником, а вторым выходом - со вторым фотоприемником, при этом фотоприемники соединены с дифференциальным усилителем (корректором), который своим выходом соединен с оптическим приемником.
На фиг. изображена блок-схема оптической системы связи. Она содержит:
1 - оптический передатчик, служит для сигнального излучения. Сигнальное излучение является информационным сигналом;
2 - нелинейный оптический элемент (кристалл), является нелинейно-оптическим волноводом или нелинейно-оптическим кристаллом;
3 - лазер накачки, служит для излучения накачки. Излучение накачки вводится в нелинейно-оптический элемент с целью обеспечения режима оптического переключения, при котором достигается величина дифференциального коэффициента усиления мощности оптического излучения, существенно превышающая единицу, но не искажается форма усиливаемого оптического сигнала, т.е. каждая из однонаправленной распределено связанной волны (ОРСВ) на выходе нелинейно-оптического элемента (НОЭ) соответствует информационному сигналу на входе;
4 - оптическую линию связи (ОЛС). ОЛС проходит сквозь воздушную среду;
5 - сепаратор, служит для разделения ОРСВ;
6, 7 - первый и второй фотоприемники;
8 - дифференциальный усилитель, производит вычитание сигналов, поступающих на его вход в противофазе;
9 - оптический приемник, служит для приема информационного сигнала.
Система одновременно ведет передачу двух информационных оптических сигналов, прием этих сигналов, их сравнение и устранение шумов и помех. Информационные оптические сигналы формируются на выходе нелинейно-оптического элемента 2 путем подачи одного оптического излучения на вход этого нелинейно-оптического элемента 2 и изменения входной мощности, или фазы, или частоты одного оптического излучения, подаваемого на вход нелинейно-оптического элемента 2. Параметры нелинейно-оптического элемента 2 и оптического излучения, подаваемого на вход нелинейно-оптического элемента 2, выбраны таким образом, чтобы обеспечить оптическую распределенную связь между двумя распространяющимися в нелинейно-оптическом элементе 2 однонаправленными распределено-связанными волнами и оптическое переключение между указанными волнами на выходе нелинейно-оптического элемента 2. Каждая из этих волн на выходе элемента 2 соответствует информационному каналу. Шумы и помехи устранены путем подачи каждой из распределенных волн на свой фотоприемник 6 или 7. Электрические сигналы с фотоприемников поступают на дифференциальный усилитель 8,
который выделяет совпадающую часть зависимости амплитуды электрических сигналов от времени.
Заявляемая система может работать и при введении в нелинейно-оптический элемент 2 одного излучения, представляющего собой информационный оптический сигнал, средняя интенсивность которого выше пороговой, определяемой из условия превышения дифференциальным коэффициентом усиления значения 1,1.
Работа системы может осуществляться и при введении в элемент 2 постоянного по интенсивности излучения, при этом информационный канал представляет собой или электрический сигнал, создающий электрическое поле, приложенное к элементу, или акустический сигнал, создающий акустическое поле, или механическое воздействие, приложенное к элементу 2.
Например, информационный электрический сигнал может модулировать параметры элемента 2 (коэффициент распределенной связи волн и разность эффективных показателей преломления ОРСВ) за счет электрооптического эффекта, что позволяет модулировать (в соответствии с передаваемой информацией) излучение постоянной мощности, подаваемое на вход элемента 2.
Аналогично, акустический сигнал может модулировать параметры элемента 2 (коэффициент распределенной связи волн и разность эффективных показателей преломления ОРСВ) за счет акустооптического эффекта; механическое воздействие также может изменять параметры элемента 2.
Это позволяет модулировать (в соответствии с передаваемой информацией) излучение постоянной мощности, подаваемое на вход элемента 2.
После выхода излучения из элемента 2 и его прохода сквозь воздушную среду перед фотоприемниками требуется разделение ОРСВ. Это разделение достигается с помощью разделителя (сепаратор 5) указанных волн. Сепаратор 5 представляет собой разделитель волн различных поляризаций (двояко преломляющие призмы, поляриоиды, направленные ответвители и т.д.) или частот (дисперсионный элемент: направоленный ответвитель, призма, дифракционная решетка).
Работа системы.
На вход нелинейно-оптического элемента 2 из оптического передатчика 1 подается оптическое излучение, переменное по интенсивности, фазе или частоте, несущее полезную информацию, либо переменное по интенсивности, фазе или частоте, несущее полезную информацию оптического излученитя (сигнальное) и излучение накачки от лазера 3.
В элементе 2 происходит переключение между ОРСВ. После прохождения открытой линии связи 4 эти ОРСВ разделяются сепаратором 5. Разделенные ОРСВ поступают каждая на свой фотоприемник 6, 7, с выходов которых электрические сигналы (соответствующие исходному информационному сигналу) поступают на дифференциальный усилитель или корректор 8. Дифференциальный усилитель производит вычитание сигналов, поступающих на его вход в противофазе. Коррелятор, представляющий собой
электрический блок, путем анализа поступающих на его вход сигналов выделяет их общую часть. И при вычитании сигналов и при выделении их общей части происходит очистка полезного сигнала от шумов и помех. Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 8 или коррелятора формируется сигнал, соответствующий исходному информационному сигналу, очищенный от шумов и помех.
Заявленная система обеспечивает возможность передачи информации как в цифровом, так и в аналоговом виде в открытых оптических линиях связи, повышение помехозащищенности линии связи и отношения сигнал/шум, скрытность передачи информации, а также исключение или уменьшение влияния шумов фотоприемников на прием информационного сигнала.