СИСТЕМА ОТКРЫТОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ)

СИСТЕМА ОТКРЫТОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ)
Группа полезных моделей относится к системам открытой оптической связи и может быть использована для двусторонней передачи информации между удаленными друг от друга объектами без использования электрических проводов и/или оптических волокон, в том числе при большом числе объектов, участвующих в обмене информацией, например, при организации обмена с использованием сетевых технологий, или по схеме «точка-мультиточка, то есть при двустороннем обмене информацией между базовой станцией и несколькими абонентами.
Известна система оптической связи, содержащая несколько приемопередающих терминалов и снабженная средством наведения для обеспечения попадания приемников в зону, освещенную лучами передатчиков (см.описание к заявке РСТ № 92/22150, Н 04 В 10/10/1/). Недостатком известной системы является то, что при наведении перемещается весь антенный модуль, имеющий значительную массу, что требует значительных энергозатрат, а кроме того, система в результате этого имеет значительную инерционность, что снижает точность наведения и быстродействие.
Известна система открытой оптической связи, содержащая несколько терминалов, в состав которых входит по несколько передатчиков и несколько приемников (см.описание к патенту РФ № 2111617, Н 04 В 10/10, 1998 . Для точного наведения каждого передатчика на свой приемник используется индивидуальный приk.. nU4B 10/00 H04B 10/10
вод для каждого антенного модуля. Недостатком известного устройства являются сравнительно большие энергозатраты для обеспечения работы поворотных устройств и значительная инерционность, обусловленная большой массой поворачиваемого модуля.
Наиболее близкой к заявляемым полезным моделям по своей технической сущности и достигаемому результату является система открытой оптической связи, известная из описания к заявке ЕПВ № 0398596, Н 04 В 10/10, 1990 /3/. Известная система содержит приемник и передатчик, излучение которого выводится через торец световода. Для обеспечения наведения излучения на приемник концевая часть световода снабжена средством перемещения торца световода в направлении, ортогональном оптической оси световода, выполненным в виде механического или электромеханического привода.
Недостатками известного устройства являются относительно высокие энергозатраты на осуществление перемещения и малая надежность. Это обусловлено низким к.п.д., как и любой механической системы из-за наличия сил трения между узлами и деталями, формирующими и передающими силовое воздействие на перемещаемый объект, и, как следствие, их износа, что и снижает надежность. Кроме того, системы, содержащие механические узлы и детали, обладают малым быстродействием, а также мало пригодны для миниатюрного исполнения.
Заявляемые в качестве полезных моделей варианты системы открытой оптической связи направлены на снижение энергозатрат при обеспечении наведения передатчика, повышение надежности и быстродействия, а также уменьшение габаритов системы наведения.
Указанный результат достигается тем, что система открытой оптической связи содержит приемник и передатчик, излучение которого выводится через торец световода, снабженного средством его
перемещения в направлении, ортогональном оптической оси световода, при этом средство перемещения выполнено в виде установленного на участке поверхности световода токопроводящего элемента, подключенного к источнику тока и размещенного в магнитном поле.
Указанный результат достигается тем, что система открытой оптической связи содержит приемник и передатчик, излучение которого выводится через торец световода, снабженного средством его перемещения в направлении, ортогональном оптической оси световода, при этом средство перемещения выполнено в виде установленного на участке поверхности световода электрострикционного элемента, соединенного с источником электрического напряжения.
Указанный результат достигается тем, что система открытой оптической связи содержит приемник и передатчик, излучение которого выводится через торец световода, снабженного средством его перемещения в направлении, ортогональном оптической оси световода, при этом средство перемещения выполнено в виде установленного на участке поверхности световода ферромагнитного элемента, размещенного в поле электромагнита, подключенного к источнику тока.
Отличием первого варианта системы открытой оптической связи является выполнение средства перемещения в виде установленного на участке поверхности световода токопроводящего элемента, подключенного к источнику тока и размещенного в магнитном поле.
Отличием второго варианта системы открытой оптической связи является выполнение средства перемещения световода в виде установленного на участке поверхности световода электрострикционного элемента, соединенного с источником напряжения.
Отличием третьего варианта системы открытой оптической связи является выполнение средства перемещения световода в виде установленного на участке поверхности световода ферромагнитного элемента, размещенного в поле электромагнита, подключенного к источнику тока.
Во всех трех вариантах реализации за счет отличительных признаков снижаются энергозатраты, повышается надежность и быстродействие, т.к. средство перемещения световода в соответствии с предложением не содержит трущихся узлов и деталей и использует для обеспечения перемещения воздействие электромагнитного поля на вспомогательные элементы, установленные на участках боковой поверхности световода.
Сущность заявляемой группы полезный моделей поясняется примерами реализации и чертежами, на которых представлены принципиальные схемы различных вариантов средств перемещения световода.
На фиг.1 представлен вариант реализации в соответствии с п.1 формулы полезной модели.
На фиг.2 представлен вариант реализации в соответствии с п.2 формулы полезной модели.
На фиг.З представлен вариант реализации в соответствии с п.З формулы полезной модели.
Во всех случаях реализации заявляемая система открытой оптической связи содержит все необходимые для ее функционирования узлы и детали (источники питания, передатчики в виде источников света со средствами модуляции, приемники и т.д.), которые выбираются любыми из числа известных и на чертежах не показаны, как не относящиеся к сущности предложения.
Устройство, представленное на фиг. 1, содержит световод 1, с которым соединен токопроводящий элемент 2, выполненный из любого проводящего электрический ток материала. Этот элемент может быть выполнен любой формы - в виде прикрепленной к участку боковой поверхности световода токопроводящей полосы, или, как показано на чертеже, в виде напыленного на боковую поверхность световода токопроводящего покрытия. При этом покрытие должно быть выполнено такой толщины, чтобы, с одной стороны, обеспечить прохождение тока, а, с другой стороны, не влиять на упругие характеристики световода и его сопротивление смещению в сторону от оптической оси. В случае малой жесткости световода, не обеспечивающей его механическую стабильность в отсутствие вариаций управляющих воздействий со стороны токопроводящего элемента, к нему может быть присоединен вспомогательный элемент, придающий всей конструкции необходимые жесткость и упругость (на чертеже не показан).
Световод зафиксирован в токопроводящей оправе 3, размещенной на некотором расстоянии от торца 4 световода, помещен между полюсами постоянных магнитов 5. Токопроводящий элемент соединен гибким проводником 6 с регулируемым источником тока 7. Магнит 5 может быть выполнен как постоянным (как это показано на чертеже), так и в виде электромагнита. В последнем случае изменением величины тока через электромагнит можно регулировать величину смещения световода при постоянстве величины тока, проходящего через токопроводящий элемент.
Устройство работает следующим образом. В случае рассогласования направления пучка излучения передатчика, испускаемого из торца 4 световода 1, и положения приемника, которому этот пучок излучения адресован, система слежения (не показана) выдает управляющий сигнал на регулируемый источник тока 7 и по проводнику 6, оправе 3 и токопроводящему элементу 2 начинает течь ток. Поскольку участок световода помещен между полюсами магнитов 5, то в результате взаимодействия тока с магнитным полем возникает сила, направленная перпендикулярно оптической оси световода и перпендикулярно вектору магнитного поля, величина которой пропорциональна произведению напряженности магнитного поля на силу тока. Таким образом, в зависимости от силы тока и его направления, а также величины магнитного поля торец световода может смещаться на регулируемую величину в обе стороны от своего первоначального расположения в плоскости, ортогональной вектору магнитного поля магнитов 5.
Для обеспечения коррекции положения торца световода в плоскости, параллельной вектору магнитного поля магнитов 5, еще один участок световода может быть помещен между полюсами второй пары магнитов (на чертеже не показано), у которых вектор магнитного поля ортогонален упомянутому. В этом случае становится возможным смещение торца оптоволокна в двух плоскостях. Корректируя положение торца световода в двух взаимно ортогональных плоскостях можно восстановить точное наведение пучка излучения передатчика на приемник.
Средство для перемещения световода, представленное на фиг.2, содержит световод 1, к участку боковой поверхности которого присоединен электрострикционный элемент, выполненный, например, в виде слоя пьезоэлектрического материала 8, снабженного электродами 9, нанесенными на его противоположные стороны и подключенными к источнику напряжения 10. Электрострикционный элемент может быть выполнен любой формы - стержень, пластина и т.д., или в виде двух пластин, охватывающих световод с противоположных сторон. Световод зафиксирован в оправе 3, отстоящей на некотором расстоянии от торца 4 световода.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на электроды 9 от источника 10 происходит продольная деформация и, как следствие, изгиб слоя пьезоэлектрического материала 8 в направлении, перпендикулярном оптической оси световода 1, что приводит к смещению торца 4 (показано стрелками). Направление смещения зависит от направления приложенного напряжения, а величина смещения - от величины напряжения.
Для обеспечения коррекции положения торца световода в плоскости, ортогональной плоскости изгиба слоя материала 8, на другой участок боковой поверхности световода может быть нанесен второй слой пьезолектрического материала, который может обеспечить смещение в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа (на чертеже не показано).
Средство перемещения световода, представленное на фиг.З, содержит световод 1, на участке боковой поверхности которого установлен ферромагнитный элемент 11, выполненный, например, в виде кольца, но он может быть и другой формы, например, в виде пластины. Световод зафиксирован в оправе, отстоящей на некотором расстоянии от торца 4 световода. Вблизи ферромагнитного элемента 11 размещен электромагнит 12с возможностью взаимодействия с этим ферромагнитным элементом. Электромагнит подключен к источнику тока 7.
Устройство работает следующим образом. При необходимости смещения торца 4 световода 1 на электромагнит 12 от источника тока 7 подается ток соответствующей силы. В результате вокруг электромагнита возникает магнитное поле, которое начинает взаимодействовать с ферромагнитным элементом 11, притягивая его к себе.
Сила притяжения, а следовательно и величина смещения, зависят от силы тока в электромагните, поэтому изменяя величину тока, протекающего через электромагнит 12, можно регулировать величину смещения торца 4 световода 1 в плоскости , параллельной вектору магнитного поля электромагнита 12.
Для обеспечения коррекции положения торца световода в плоскости, ортогональной вектору магнитного поля электромагнита 12, на другом участке боковой поверхности световода в частных случаях может быть установлен еще один такой же ферромагнитный элемент с соответствующим электромагнитом, вектор магнитного поля которого ортогонален рассматриваемому, что позволит перемещать торец световода в двух плоскостях (на чертеже не показано).
Таким образом, предлагаемые варианты системы открытой оптической связи малогабаритны, требуют незначительных энергозатрат и обеспечивают высокое быстродействие по сохранению наведения пучка излучения передатчика на приемные устройства системы.