Приемопередатчик для оптического устройства связи

Изобретение относится к технике оптической связи, в частности к лазерным атмосферным системам передачи информации, и может быть использовано в качестве однопролетной беспроводной линии связи, например, для организации канала связи между двумя абонентами или между абонентом и станцией абонентского доступа. Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении динамического диапазона линии связи, в повышении надежности работы устройства за счет исключения волоконного объединителя, а также в повышении надежности, качества связи и скорости передачи информации за счет обеспечения многоволнового мультиплексирования, временного и частотного уплотнения и кодирования информации. Приемопередатчик для оптического устройства связи выполнен в виде внешнего и внутреннего блоков, которые соединены между собой волоконным световодом. Внешний блок выполнен во всепогодном исполнении и содержит фокусирующую систему, а внутренний блок выполнен для комнатных условий и в нем установлены расположенные на одной подложке вплотную друг к другу излучатели, представляющие собой лазерные диоды или светодиоды, которые образуют источник оптического излучения, и фотоэлементы, которые образуют приемник оптического излучения. Излучатели и фотоэлементы, расположенные на одной подложке вплотную друг к другу, представляют собой матрицу, состыкованную с торцом волоконного световода и соразмерную его торцу. Во внутреннем блоке расположены также электронные блоки источника и приемника оптического излучения соответственно и интерфейс. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике оптической связи, в частности к лазерным атмосферным системам передачи информации, и может быть использовано в качестве однопролетной беспроводной линии связи, например, для организации канала связи между двумя абонентами или между абонентом и станцией абонентского доступа.

Известно оптическое оконечное устройство лазерной атмосферной линии связи, содержащее приемный оптический узел, передающий оптический узел и приемный и передающий оптические усилители, причем на передней панели корпуса оптического оконечного устройства размещены приемный и передающий оптические узлы, соединенные через оптические разъемы с волоконно-оптическими кабелями, подключенными соответственно к приемному и передающему оптическим усилителям, расположенным вне корпуса оптического оконечного устройства (см. патент РФ на изобретение №2187896, с приоритетом от 04.06.2001 г., МПК 7 Н04В 10/10, Н04В 10/02, опубликованный 20.08.2002 г. "Оптическое оконечное устройство лазерной атмосферной линии связи").

Недостатком известного устройства является сложность и ненадежность конструкции с разнесенными приемным и передающим оптическими каналами, недостаточный динамический диапазон работы линии связи, необходимость ручной настройки устройства при сбое, а также высокая стоимость эксплуатации устройства, связанная с необходимостью раздельной подстройки приемного и передающего оптических каналов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является приемо-передающее устройство оптической атмосферной линии связи, выполненное в виде внешнего и внутреннего блоков и содержащее интерфейс, источник оптического излучения, приемник оптического излучения, фокусирующую систему, оптический волоконный объединитель каналов и волоконный световод, один конец которого закреплен на внешнем блоке, так что торец его расположен в фокусе фокусирующей системы, а другой конец волоконного световода через оптический волоконный объединитель каналов оптически соединен с источником оптического излучения и приемником оптического излучения, причем внешний блок выполнен во всепогодном исполнении и в нем расположена фокусирующая система, диаметр сердцевины оптического волокна волоконного световода и волокон оптического волоконного объединителя каналов составляет 0,6-1,0 мм, а интерфейс, источник оптического излучения и приемник оптического излучения установлены во внутреннем блоке, выполненном для комнатных условий (см. патент РФ №2239285, с приоритетом от 31.10.2001, МПК 7 Н04В 10/10, опубликованный 27.10.2004 г. "Приемо-передающее устройство оптической атмосферной линии связи").

Недостатком известного приемо-передающего устройства является ненадежность работы устройства, так как использование оптического волоконного объединителя каналов для объединения в один оптический тракт канала приема и передачи оптического излучения приводит к существенным оптическим потерям при разделении приемного и передающего сигналов и вследствие этого - к снижению энергетического запаса линии связи, не позволяет расширить динамический диапазон работы линии связи и увеличить скорость передачи информации.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении динамического диапазона линии связи, в повышении надежности работы устройства за счет исключения волоконного объединителя, а также в повышении надежности, качества связи и скорости передачи информации за счет обеспечения многоволнового мультиплексирования, временного и частотного уплотнения и кодирования информации.

Заявляемый технический результат достигается тем, что приемопередатчик для оптического устройства связи, выполненный в виде внешнего и внутреннего блоков, содержащий интерфейс, источник оптического излучения, приемник оптического излучения, фокусирующую систему и волоконный световод, один конец которого закреплен на внешнем блоке, а другой конец оптически соединен с источником оптического излучения и приемником оптического излучения, причем внешний блок выполнен во всепогодном исполнении и в нем расположена фокусирующая система, а интерфейс, источник оптического излучения и приемник оптического излучения установлены во внутреннем блоке, выполненном для комнатных условий, согласно изобретению источник оптического излучения выполнен в виде излучателей, а приемник оптического излучения выполнен в виде фотоэлементов, причем излучатели и фотоэлементы расположены на одной подложке вплотную друг к другу и представляют собой матрицу, состыкованную с торцом волоконного световода, состоящего из одного волокна, и соразмерную его торцу, причем каждый излучатель и каждый фотоэлемент электрически соединены через электронные блоки источника и приемника оптического излучения с интерфейсом с возможностью коммутации.

Излучатели представляют собой лазерные диоды или светодиоды.

Выполнение в заявляемом приемопередатчике для оптического устройства связи источника оптического излучения в виде множественных излучателей, а приемника оптического излучения в виде множественных фотоэлементов, где излучатели и фотоэлементы расположены на одной подложке вплотную друг к другу и представляют собой матрицу, состыкованную с торцом волоконного световода, состоящего из одного волокна, и соразмерную его торцу, а каждый излучатель и каждый фотоэлемент электрически соединены через электронные блоки источника и приемника оптического излучения с интерфейсом с возможностью коммутации, упрощает конструкцию, увеличивает скорость передаваемой и принимаемой информации, позволяет обеспечить режим многоволнового мультиплексирования, а также временное и частотное уплотнение и кодирование информации, расширяет динамический диапазон линии связи, что повышает ее надежность и качество.

Расположение излучателей и фотоэлементов на одной подложке, соединенных через электронные блоки источника и приемника оптического излучения с интерфейсом, позволяет осуществить оперативную перенастройку объема передаваемой информации и мощности излучения за счет изменения функционального назначения сигналов, идущих от источников и приемников оптического излучения, в зависимости от меняющихся внешних условий путем коммутации излучателей и фотоэлементов, что также повышает надежность и качество связи.

Матрица, состоящая из множественных излучателей и фотоэлементов, состыкованная с торцом волоконного световода, состоящего из одного волокна, и соразмерная его торцу, передает, принимает и преобразует оптический сигнал, что позволяет исключить волоконно-оптические объединители-разветвители и тем самым повысить надежность работы устройства.

Противоположный приемопередатчик имеет аналогичную конструкцию.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как "новизна".

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как "изобретательский уровень".

Условие патентоспособности "промышленная применимость" подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого приемопередатчика для оптического устройства связи.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен источник и приемник оптического излучения в виде лазерных или светодиодных излучателей и фотоэлементов соответственно, расположенных на одной подложке вплотную друг к другу и представляющих собой матрицу, состыкованную с торцом волоконного световода, состоящего из одного волокна, на фиг.2 представлен приемопередатчик для оптического устройства связи в сборе.

Приемопередатчик для оптического устройства связи выполнен в виде внешнего 1 и внутреннего 2 блоков, которые соединены между собой волоконным световодом 3, состоящим из одного волокна (см. фиг.2).

Внешний блок 1 (см. фиг.2) выполнен во всепогодном исполнении и содержит фокусирующую систему 4, а внутренний блок 2 (см. фиг.1) выполнен для комнатных условий и в нем установлены расположенные на одной подложке вплотную друг к другу излучатели 5, представляющие собой лазерные диоды или светодиоды, которые образуют источник оптического излучения, и фотоэлементы 6, которые образуют приемник оптического излучения.

Излучатели 5 и фотоэлементы 6, расположенные на одной подложке вплотную друг к другу, представляют собой матрицу 7 (см. фиг.1) с размерами 250 мкм, состыкованную с торцом волоконного световода 3 и соразмерную его торцу, с размером сердцевины световода, равным 300 мкм.

Во внутреннем блоке 2 (см. фиг.2) расположены также электронные блоки 8 и 9 источника и приемника оптического излучения соответственно и интерфейс 10.

Приемопередатчик для оптического устройства связи работает следующим образом.

Излучение от противоположного приемопередатчика для оптического устройства связи второго абонента (не показано) поступает на входную апертуру фокусирующей системы 4 внешнего блока 1. Фокусирующая система 4 фокусирует принимаемое излучение на один конец волоконного световода 3, состоящего из одного волокна. Принимаемое в пределах числовой апертуры волоконного световода излучение распространяется далее по волоконному световоду 3, состоящему из одного волокна, во внутренний блок 2 и через другой конец этого же волоконного световода 3 поступает на матрицу 7 излучателей 5 и фотоэлементов 6. Затем принимаемое излучение преобразуется в электрический сигнал на фотоэлементах 6. Сигналы с каждого фотоэлемента 6 усиливаются в электронном блоке 9 приемника оптического излучения. Усиленные сигналы поступают на интерфейс 10.

Передаваемые сигналы генерируются в интерфейсе 10 и поступают для усиления на электронный блок 8 источника оптического излучения. Усиленные сигналы поступают на каждый излучатель 5 матрицы 7 излучателей 5 и фотоэлементов 6. Излучение от излучателей 5 распространяется по световоду 3 и далее через фокусирующую систему 4 передается на противоположный приемопередатчик для оптического устройства связи второго абонента.

1. Приемопередатчик для оптического устройства связи, выполненный в виде внешнего и внутреннего блоков, содержащий интерфейс, источник оптического излучения, приемник оптического излучения, фокусирующую систему и волоконный световод, один конец которого оптически соединен с фокусирующей системой, а другой конец оптически соединен с источником оптического излучения и приемником оптического излучения, причем внешний блок выполнен во всепогодном исполнении и в нем расположена фокусирующая система, а интерфейс, источник оптического излучения и приемник оптического излучения установлены во внутреннем блоке, выполненном для комнатных условий, отличающийся тем, что источник оптического излучения выполнен в виде излучателей, а приемник оптического излучения выполнен в виде фотоэлементов, причем излучатели и фотоэлементы расположены на одной подложке вплотную друг к другу и представляют собой матрицу, состыкованную с другим концом волоконного световода, состоящего из одного волокна, и соразмерную его торцу, причем каждый излучатель и каждый фотоэлемент электрически соединены через электронные блоки источника и приемника оптического излучения с интерфейсом с возможностью коммутации.

2. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что излучатели представляют собой торцевые лазерные диоды или светодиоды.