Strauji attīstoties komerciālajai kosmosa tehnoloģijai, pieprasījums pēc sakaru sistēmām starp komerciālo kosmosa kuģu nodalījumiem pieaug ar katru dienu. Šajā rakstā ir piedāvāta tuva-diapazona lāzera sakaru sistēma ar integrētu efektīvas komunikācijas un pret-trīces konstrukciju, kas ir īpaši paredzēta saziņai starp komerciālās aviācijas nodalījumiem. Šī sistēma saskaras ar tādiem izaicinājumiem kā optiskā elementa deformācija un samazināta optiskā ceļa stabilitāte augstfrekvences vairāku -pakāpju--brīvības un augstas{8} frekvences vibrācijas apstākļos. Pieņemot unikālu optiskā ceļa dizainu, lielu novirzes leņķi un adaptīvos algoritmus, tas efektīvi nomāc vibrācijas ietekmi uz optisko sistēmu. Eksperimentu rezultāti liecina, ka tad, ja vibrācijas leņķa nobīde ir ±20 grādu robežās, sānu nobīde ir mazāka par 200 mm un garenvirziena nobīde ir mazāka par 10 mm, gaismas punkta kvalitāte un komunikācijas veiktspēja atbilst konstrukcijas prasībām. Šajā rakstā sniegtais pētījums sniedz teorētisku bāzi un tehnisko atbalstu lāzera sakaru sistēmu projektēšanai un ieviešanai starp komerciālās aviācijas nodalījumiem augstas-vairāku{16}}pakāpju{17}}vibrācijas vidēs, kas saistītas ar brīvību, un tam ir liela nozīme, lai uzlabotu kosmosa kuģu sakaru uzticamību ekstremālos apstākļos.
Izstrādājiet tuva-diapazona lāzera sakaru sistēmu, kas piemērota vairāku-pakāpju-ar brīvību saistītai vibrācijas videi, kuras mērķis ir atrisināt tradicionālo mehānisko saskarņu nepietiekamas stabilitātes problēmu ekstremālos apstākļos. Šī sistēma nodrošina augstu uzticamības saziņu sarežģītos apstākļos, piemēram, spēcīga vibrācija, izmantojot novatorisku optisko dizainu un materiālu izvēli. Konkrētāk, lāzera sakari starp nodalījumiem efektīvi mazina vairāku-pakāpju-brīvības{8}}vibrāciju ietekmi uz sakaru kvalitāti, palielinot staru kūļa novirzes leņķi. Turklāt sistēma ievieš adaptīvu optisko regulēšanas mehānismu, kas var{10}}reāllaikā kompensēt optiskā ceļa novirzes, ko izraisa vibrācijas un temperatūras izmaiņas, vēl vairāk uzlabojot sakaru stabilitāti.
Optiskā dizaina ziņā šis raksts optimizē lāzera sakaru sistēmas optisko ceļu, pamatojoties uz Zemax optiskās simulācijas programmatūru. Izmantojot simulācijas analīzi, optimālais staru kūļa novirzes leņķa diapazons ir noteikts no 0,5 grādi līdz 1,5 grādiem, nodrošinot sakaru attālumu, vienlaikus samazinot saistītās vibrācijas ietekmi uz optisko ceļu. Simulācijas rezultāti liecina, ka tad, ja staru kūļa novirzes leņķis ir 2,0 grādi, sistēma joprojām var izpildīt sakaru prasības ekstremālā vidē ar 200 mm sakaru attālumu, un gaismas punkta diametrs tiek kontrolēts 2 mm robežās, kas atbilst uztveršanas gala fotodetekcijas prasībām. Turklāt simulācija pārbauda arī optiskā ceļa stabilitātes un uztveršanas jaudas izmaiņu likumus dažādos novirzes leņķos (no 0 līdz 5 grādiem) un vertikālajām nobīdēm (0 mm līdz 10 mm). Simulācijas rezultāti liecina, ka, ja leņķa nobīde ir 2 grādi, gaismas punkta centra nobīde ir mazāka par 0,5 mm un uztveršanas jauda samazinās tikai par aptuveni 1,2 dB, norādot, ka sistēmai ir spēcīga pret-nobīde.
Eksperimentālā pārbaude liecina, ka ekstremālos apstākļos, kad attālums starp uztveršanas galu un raidīšanas galu pārsniedz 200 mm, uztveršanas jauda joprojām var saglabāties -8,88 dBm. Turklāt, kad leņķa nobīde sasniedz 20 grādus, pat ja sakaru attālums pārsniedz 200 mm, uztveršanas jauda uztveršanas galā joprojām var saglabāt -10,61 dBm. Vēl svarīgāk ir tas, ka tad, kad sakaru attālums, novirzes leņķis un vertikālā nobīde sasniedz galējās pozīcijas, uztveršanas jauda uztveršanas galā joprojām var palikt virs -10,84 dBm 5 minūšu laikā un panākt bezkļūdu saziņu, pilnībā atbilstot konstrukcijas prasībām. Šī veiktspēja ir saistīta ar visaptverošu sistēmas optiskā dizaina optimizāciju, materiālu izvēli un siltuma kontroles tehnoloģiju.
Noslēgumā jāsaka, ka tuva -diapazona lāzera sakaru sistēmas projektēšana vairāku-pakāpju-ar brīvību saistītai vibrācijas videi ne tikai demonstrē izcilu optisko veiktspēju, bet arī nodrošina augstu uzticamības saziņu ekstremālos apstākļos. Šis dizains nodrošina svarīgu tehnisko atbalstu un atsauces vērtību lāzersakaru lietojumiem kosmiskajā aviācijā, dziļjūras izpētē un kodolrūpniecībā nākotnē.