Широкополосное радиопередающее устройство

Авторы патента:

Жаровов Александр Клавдиевич (RU)

Муравченко Виктор Леонидович (RU)

Катанович Андрей Андреевич (RU)

H01S3/00 - Лазеры, т.е. устройства для генерирования, усиления, модуляции, демодуляции или преобразования частоты, использующие стимулированное излучение электромагнитных волн с длиной волны большей, чем длина волны в ультрафиолетовом диапазоне (полупроводниковые лазеры H01S 5/00)

Владельцы патента RU 2687985:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи. Широкополосное радиопередающее устройство содержит лазер с генератором накачки, оптический модулятор, оптическое устройство для формирования луча и введения его в волоконно-оптическую линию связи, N волоконно-оптических кабелей и антенную стойку с закрепленными на ней N солнечными элементами. При этом ориентация по вертикали вдоль антенной стойки клемм электронной и дырочной проводимости всех солнечных элементов одинакова и верхняя клемма каждого предыдущего солнечного элемента соединена с нижней клеммой каждого последующего солнечного элемента, а нижняя клемма первого солнечного элемента соединена с верхней клеммой последнего N-го солнечного элемента. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот широкополосного радиопередающего устройства, включая полосы связи в диапазонах НЧ, СВ, KB и УКВ. 2 ил.

Изобретение относиться к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи.

Известны технические решения по созданию радиопередатчиков, работающих в ограниченных диапазонах радиочастот, а именно НЧ, СЧ, KB, УКВ (Проектирование радиопередающих устройств. Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1993, Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. - М.: Радио и связь, 1987.)

Общим недостатком известных широкополосных радиопередатчиков является ограничение их рабочего диапазона традиционными полосами рабочих частот, например НЧ, СВ, KB или УКВ.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот широкополосного радиопередающего устройства, включая полосы связи в диапазонах НЧ, СВ, KB и УКВ.

Для достижения этой цели предлагается широкополосное радиопередающее устройство, которое содержит лазер с генератором накачки, оптический модулятор, оптическое устройство для формирования луча и введения его в волоконно-оптическую линию связи, N волоконно-оптических кабелей и антенную стойку с закрепленными на ней N солнечными элементами, при этом ориентация по вертикали вдоль антенной стойки клемм электронной и дырочной проводимости всех солнечных элементов одинакова и верхняя клемма каждого предыдущего солнечного элемента соединена с нижней клеммой каждого последующего солнечного элемента, а нижняя клемма первого солнечного элемента соединена с верхней клеммой последнего N-го солнечного элемента.

Структурная схема широкополосного радиопередающего устройства представлена на фиг. 1.

Обозначения, принятые на фиг. 1. следующие:

1. - лазер с генератором накачки;

2. - оптический модулятор;

3. - оптическое устройство для формирования луча и введения его в волоконно-оптическую линию связи;

ГС - генератор сигнала радиочастоты;

CЭ₁ - 1-й солнечный элемент;

CЭ_N - N-й солнечный элемент;

АС - антенная стойка;

OBK_1…N - оптоволоконные кабели от 1 до N.

На фиг. 2 представлен солнечный элемент (см. Пархоменко Ю.Н., Полисан А.А., Физика и технология приборов фотоники. - М.: МИС и С, 2014). Обозначения, принятые на фиг. 2, следующие:

4 - излучающий проводник;

5 - клеммы подключения;

6 - материал дырочной проводимости солнечного элемента, р;

7 - материал электронной проводимости солнечного элемента, n;

I(Ф) - ток солнечного элемента;

Ф - световой поток лазерного излучения.

Состав элементов оптического диапазона соответствует составу элементов, используемых в передающем устройстве оптической связи, (см. Радиотехника. Энциклопедия. Под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусского, В.И. Правды. - М.: ДМК Пресс, 2016, с. 348.)

Работа широкополосного радиопередающего устройства осуществляется следующим образом. Световое излучение лазера, после его включения, подается на 1-й вход оптического модулятора. На 2-й вход оптического модулятора подается модулирующий сигнал, соответствующий одной из рабочих радиочастот широкополосного радиопередающего устройства. При этом номинал частоты может лежать в пределах диапазонов модуляции существующих оптических модуляторов. Верхняя граница модуляции у акустооптических модуляторов достигает 440 МГц (например, 17440-FOA). Световой поток лазера с выхода оптического модулятора подается на оптическое устройство для формирования луча и введения его в волоконно-оптическую линию связи, с выхода которого по N волоконнооптическим кабелям подается на антенную стойку, где распределяется по N солнечным элементам. Световой поток, попадая на светочувствительную поверхность солнечного элемента, инициирует возникновение ЭДС между клеммами элемента, величина которого зависит от интенсивности светового потока. Таким образом, рабочие частоты широкополосного радиопередающего устройства лежат в пределах нескольких волновых зон от СНЧ до УКВ, включительно. Поскольку все солнечные элементы соединены последовательно их ЭДС складываются и результирующее напряжение будет равно сумме ЭДС всех N солнечных элементов и ток в проводнике, замыкающем нижнюю клемму 1-го солнечного элемента с верхней клеммой последнего N-го солнечного элемента будет определяться суммарной ЭДС всех N солнечных элементов и может быть рассчитан по формуле

I(Ф)=Е_∑(Ф)/R

Ток в проводнике I(Ф) пропорционален величине суммарного напряжения Е_∑(Ф), изменяющегося в соответствии с изменением интенсивности светового потока Ф. R - активное сопротивление проводника, замыкающего клеммы 1-го и N-го солнечных элементов. Величина тока I(Ф) может быть увеличена при увеличении числа солнечных элементов на антенной стойке, при их расположении параллельно первому вертикальному ряду. В этом случае суммарный ток вдоль антенной стойки может быть рассчитан по формуле , где N_г - число солнечных элементов по горизонтали. Общее число солнечных элементов N=N_г⋅N_в, определяется требованием к уровню излучаемого сигнала.

Таким образом, величина тока в проводнике, замыкающем клеммы первого и последнего солнечного элементов, зависит как от числа солнечных элементов, так и от интенсивности светового потока, зависящего в свою очередь от модулирующего сигнала радиочастоты генератора сигнала, и электромагнитное поле, возбуждаемое этим током, также подчинено закону изменения модулирующего сигнала, лежащего в диапазоне рабочих частот НЧ, СВ, KB и УКВ.

Широкополосное радиопередающее устройство, отличающееся тем, что содержит лазер с генератором накачки, оптический модулятор, оптическое устройство для формирования луча и введения его в волоконно-оптическую линию связи, N волоконно-оптических кабелей и антенную стойку с закрепленными на ней N солнечными элементами, при этом ориентация по вертикали вдоль антенной стойки клемм электронной и дырочной проводимости всех солнечных элементов одинакова и верхняя клемма каждого предыдущего солнечного элемента соединена с нижней клеммой каждого последующего солнечного элемента, а нижняя клемма первого солнечного элемента соединена с верхней клеммой последнего N-го солнечного элемента.

Изобретение относится к лазерной технике. Сущность заключается в раздельном охлаждении внутренней и внешней части дискового активного элемента либо путем торцевого присоединения внутренней и внешней его части к охлаждающим радиаторам с различной температурой, либо прикреплением внутренней части к элементу Пельтье, который, как и внешняя часть, присоединен к общему охлаждающему радиатору.

Фемтосекундный лазер высокой мощности с частотой повторения, регулируемой согласно скорости сканирования // 2686871

Изобретение относится к области лазерной техники. Способ сканирования с помощью лазерной системы содержит этапы, на которых: генерируют фемтосекундные затравочные импульсы с помощью генератора, увеличивают длительность затравочных импульсов с помощью модуля растяжения, усиливают растянутые затравочные импульсы с образованием лазерных импульсов с помощью усилителя, компенсируют дисперсию групповой задержки лазерных импульсов в диапазоне 5,000-20,000 фс² с помощью компенсатора дисперсии между торцевыми зеркалами усилителя.

Способ получения прозрачной керамики иттрий-алюминиевого граната // 2685305

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к способам получения новых прозрачных консолидированных функциональных материалов (керамик) с высокими механическими характеристиками для фотоники и лазерной техники.

Устройство сжатия оптического импульса на дифракционных решетках с возможностью регулировки длительности сжатого импульса // 2684929

Изобретение относится к области лазерной техники и касается устройства сжатия оптического импульса. Устройство включает в себя корпус, неподвижную платформу, на которой установлены столики с позиционерами дифракционных решеток и зеркало, установленную на направляющих стержнях подвижную платформу с регулировочным винтом, ось которого параллельна направляющим стержням, и установленные на подвижной платформе столики с позиционерами дифракционных решеток.

Способ формирования лазерного излучения эталонной мощности // 2684431

Изобретение относится к области энергетической фотометрии и касается способа формирования лазерного излучения эталонной мощности. Способ включает в себя ослабление мощности лазерного излучения от выбранного источника с помощью основного вращающегося механического ослабителя из поглощающего материала с угловой прорезью, измерение полученной мощности Рэ с помощью эталонного приемника, расчет эталонной мощности Рм лазерного излучения и формирование лазерного излучения эталонной мощности Рм.

Излучатель лазера // 2682560

Излучатель лазера содержит установленные на основание блок резонаторных зеркал, уголковый отражатель, блок лазерного вещества, регулятор расходимости излучения, содержащий как минимум одну линзу, и первый двухзеркальный отражатель, на котором установлен второй двухзеркальный отражатель.

Способ создания импульсного повторяющегося разряда в газе и устройство для его осуществления // 2679453

Изобретение относится к лазерной технике. Способ создания импульсного повторяющегося разряда в газе заключается в выполнении следующих действий: размещают в электроразрядной камере две пары электродов так, что катод и анод в каждой паре находятся на противоположных поверхностях электроразрядной камеры, а угол пересечения линий, соединяющих центры симметрии рабочих поверхностей обеих пар электродов, составляет от 45 до 135°.

Способ модуляции лазерного луча кварцевым резонатором с уголковыми отражателями // 2678918

Способ относится к области передачи информации и касается способа модуляции лазерного луча кварцевым резонатором с уголковыми отражателями. Способ включает в себя использование расположенного в одной плоскости набора прямоугольных тетраэдров с взаимно перпендикулярными зеркальными отражающими плоскостями.

Активный иттербиевый световод-конус с волоконным вводом излучения накачки и полностью волоконная схема усилителя // 2674561

Группа изобретений относится к активным волоконным световодам с полностью волоконными вводом излучения накачки в первую оболочку. Волоконный световод-конус для усиления оптического излучения содержит сердцевину из кварцевого стекла, легированного ионами редкоземельных элементов и дополнительными легирующими добавками (например, Ge, Al, Р, F, В), взятыми вместе или по отдельности, при этом диаметр сердцевины увеличивается по длине световода.

Высокоэнергетический волоконный лазер, генерирующий сверхкороткие импульсы // 2670584

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный лазер, генерирующий сверхкороткие импульсы, содержит волоконный усилитель, вытянутый в свободном пространстве и характеризующийся наличием многомодовой (ММ) светонесущей легированной сердцевины, которая направляет импульсы субнаносекундной длительности одномодового (ОМ) линейно-поляризованного сигнального светового пучка в направлении распространения.

Параметрический генератор света // 2688860

Изобретение относится к лазерной технике. Параметрический генератор света содержит положительный нелинейный оптический кристалл, установленный с возможностью вращения относительно направления накачки в держателе из теплопроводного материала и связанный со средством его термостабилизации. Кристалл помещен в трехзеркальный кольцевой резонатор, составленный из трех плоских зеркал, расположенных на горизонтальной плоскости в вершинах треугольника с образованием разных плеч таким образом, что два плоских зеркала, одно из которых является входным для накачки, расположены на таком малом расстоянии друг от друга, что короткое плечо резонатора в плоскости между этими зеркалами задает угол γ между другими плечами резонатора, обеспечивающий возможность двойного прохода накачки через кристалл. При этом в кольцевом резонаторе обеспечен ход лучей в вертикальной плоскости, причем короткое плечо резонатора образовано в вертикальной плоскости уголковым отражателем с фиксированным углом ε, определяемым соотношением ε=90°-γ/2. Нелинейный оптический кристалл установлен в держателе с возможностью его вращения в горизонтальной плоскости относительно направления накачки, поляризованной в вертикальной плоскости. В качестве средства термостабилизации кристалла выбран термоэлектрический модуль на основе элементов Пельтье, установленный в контакте с держателем кристалла. Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность создания компактной схемы параметрического генератора света, характеризующегося возможностью работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. 12 ил.

Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии // 2688962

Изобретение относится к области волоконно-оптических источников усиленной спонтанной эмиссии. Способ решает задачу стабилизации в диапазоне температур нескольких параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, построенного по двухпроходной схеме с двухсторонней накачкой легированного ионами эрбия активного волокна двумя лазерными диодами, в частности мощности и центральной длины волны или мощности и ширины спектра. Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии в диапазоне рабочих температур заключается в предварительном измерении зависимости параметров выходного оптического излучения, в частности центральной длины волны и ширины спектра при ее постоянной мощности, от температуры источника и коэффициента накачки, равного отношению оптических мощностей сонаправленной накачки к сумме сонаправленной и противонаправленной накачки легированного ионами эрбия волокна, при заранее выбранной, постоянной мощности выходного оптического излучения , с последующим приближением полученного массиваданных степенным полиномом вида или по методу наименьших квадратов, на основании заданного пользователем значения центральной длины волны или ширины спектра и текущей температуры источника усиленной спонтанной эмиссии. Исходя из полученного полинома, в источнике усиленной спонтанной эмиссии осуществляют расчет коэффициента накачки, при этом устанавливаемые уровни сонаправленной и противонаправленной накачки обеспечивают заданный постоянный уровень мощности выходного оптического излучения посредством пропорционально-интегрального регулирования. Технический результат заключается в обеспечении возможности стабилизации нескольких параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии. 6 ил.