6.2 Линии связи между модулями аолс

В качестве линии связи между приемопередающими электронными и оптическими модулями используется многомодовый оптоволоконный кабель E132795 1 x 62.5/125 UM (UL) Type OFNR.

7. Приемопередающие модули.

7.1Приемопередающий электронный модуль В качестве приемопередающего электронного модуля расмотрен конвертер «Gigabit Ethernet Converter» (10/100/1000 Base –TX to 1000 Base-SX/LX), модель DF-1000-1310-SC 20 в состав которого входит лазерный диод и фотоприемник, обеспечивающие передачу информации с быстродействием до 1 Гб/сек. Длина волны лазерного диода 1310 нм, мощность оптического излучения 1.5 мВт, спектральная чувствительность фотоприемника 0,85 А/Вт.

Рис 7.1 Приемопередающий электронный модуль

7.2 Приемопередающий оптический модуль

Оптический модуль состоит из приемного и передающего блока. Передающий оптический блок выполнен на основе двухлинзовогообъектива, в фокальной плоскости которого располагается торец оптического волокна. Приемный оптический блок состоит из четырех линзового объектива, в фокальной плоскости которого расположен торец оптического волокна.

Рисунок 7.2 Схема блока передающего и принимающего оптического модуля. Размер 250х70х70 (мм), диаметр d = 60 (мм)

8. Разработка схемы стабилизации ППМ системы АОЛС.

При разработке схемы стабилизации ППМ системы АОЛС было принято решение использовать пьезоэлектрические актюаторы.

8.1 Расчет максимального угла поворота луча системы аолс.

При проектировании зданий архитекторы рассчитывают чтобы максимальные вертикальные отклонения здания не превышали 1/500 его высоты. Для расчета углов поворота АОЛС это основная характеристика. Для расчета возьмем 10-ти этажное здание высота которого ~ 30 (м). А расстояние между двумя системами АОЛС 2000 (м).

Рис. 8.1 Пример максимального угла поворота луча системы АОЛС.

Где,

a – Прохождение луча без отклонений от одной системы АОЛС к другой;

b – Максимальное отклонение здания;

c – Прохождение луча с максимальным отклонением одного здания;

d – Прихождение луча с максимальным отклонением двух зданий;

90-α – Максимальный угол поворота луча системы АОЛС;

По формуле находим максимальный угол поворота луча системы АОЛС

8.2 Расчет максимального сдвига ппм системы аолс.

Рис. 8.2 Пример максимального сдвига ППМ системы АОЛС.

Где,

x – Длина ППМ системы АОЛС;

y – Максимальный сдвиг ППМ системы АОЛС;

Из рис. 8.2 видно, что для определения максимального сдвига ППМ системы АОЛС нужно воспользоваться формулой.

3. Получение результатов сдвига в реальном времени.

Для получение результатов сдвига в реальном времени на одну систему АОЛС установим красную лазерную указку. Это самый распространенный тип лазерных указок. В этих указках используется лазерные диоды с коллиматором. Мощность варьируется приблизительно от одного милливатта до ватта. Маломощные указки питаются от маленьких батареек-«таблеток». Красные указки — одни из самых дешевых по соотношению цена/мощность.

Рис. 8.3 Красная лазеная указка.

На вторую систему АОЛС установим ПЗС матрицу.

В ПЗС матрице очень много светочувствительных площадок (часто их называют пикселами - элементами, принимающими свет и преобразующими его в электрические заряды), от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч и даже нескольких миллионов. Размеры отдельных пикселов одинаковы и могут быть от единиц до десятков микрон.

Рис. 8.4 ПЗС матрица с пикселами.

В ПЗС приёмнике, нет огромного числа электрических контактов для вывода электрических сигналов, которые, казалось бы, должны идти от каждого светоприемного элемента. Зато к ПЗС приемнику подключается электронная схема, которая позволяет извлекать с каждого светочувствительного элемента электрический сигнал, пропорциональный его засветке.

Рис. 8.5 ПЗС матрица

Таким образом при сдвиге системы АОЛС мы узнаем как надо откорректировать ППМ.

Таблицы 8.1 ПЗС матрицы.

Матрица	Размер матрицы (мм)	Разрешение пиксели	Размер пикселя мкм
KAI-29050	36*24	6576*4384	5.5*5.5
KAI-11002	36*24	4008*2672	9*9
KAI-4022	15*15	2048*2048	7.4*7.4
KAI-08060	18.1*13.6	5296*3472	2.3*2.3
KAI-04050	12.3*9.6	1230*960	0.8*0.8
KAI-2020	11.84*8.88	1600*1200	7.4*7.4
KAI-02050	8.8*6.6	1600*1200	5.5*5.5
ICX285	8.77*6.6	1392*1040	6.45*6.45
ICX205	6.32*4.76	1392*1040	4.65*4.65
ICX415	6.32*4.76	782*582	8.3*8.3
ICX617	3.6*2.8	1359*974	2.5*2.5

Рис. 8.6 Пример использования лазеной указки и ПЗС матрицы на ППМ в системе АОЛС.

Где,

1 – Передающий блок;

2 – Принимающий блок;

3 – Красная лазерная указка;

4 – ПЗС матрица;

9. Способ корректировки ППМ в система АОЛС.

В нашей коректирующей системе сдвиг будет осуществляться с помощью пьезоактюатора. Как мы выяснили ранее максимальный сдвиг у нас составляет ~ 30 (мкм). Из выше сказанного можно отметить что пьезоактюаторы в полной мере подходят для выполнения нашей задачи.

Таблица 9.1 Многослойные пьезоактюаторы.

Параметр	Тип актюатора
	АПМ-2-7	АПМ-2-11		АПМ-2-15	АПМ-2-22
Масса, г,не более	6,5	9,6		12,7	18,8
Кол-во элементов, N	7	11		15	22
L, мм	20	31		41	61
Максимальное перемещение при напряжении 100 В, мкм	14	22		30	44
Воздействие внешних факторов
Рабочий диапазон температур, ºС			от минус 30 до +85
Изменение температуры среды, ºС			от минус 40 до +85
Срок службы, лет			10
Наработка на отказ (в типовом режиме эксплуатации), циклов			1·10^9

Область применения:

· Оптико-механические устройства с системой стабилизации;

· Системы автоюстировки и настройки лазеров, оптических устройств, включая интерферометры;

· Приводы для адаптивных оптических систем и оптических фазовых модуляторов;

· Юстировка волоконно-оптических систем передачи и приема информации.

Рис 9.1 Конструкторское исполнение АПМ-2-N.

Рис. 9.2 Блок схема работы системы АОЛС со системой стабилизации АОЛС.

Рис. 9.3 Схема ППМ с системой стабилизации луча на пьезоактюаторах.

Рис. 9.4 Схема ППМ без системы стабилизации.

Где,

1 – Принимающий блок (см. рис. 7.2);

2 – Передающий блок (см. рис. 7.2);

3 – Многослойный пьезоактюатор АПМ-2-15 (см. таблица 9.1);

4 – Красная лазерная указка;

5 – ПЗС матрица KAI-04050 (см. таблица 8.1);

При колебании здания ПЗС матрица фиксирует сдвиг фокусирующего луча (луч красной лазерной указки) передает информацию о сдвиге в микропроцессор который в свою очередь корректирует систему с помощью пьезоактюаторов по осям X и Y.

РАЗДЕЛ . Безопасность.

Безопасность установки

Лазерная безопасность – это важный аспект. Пучки высокой мощности могут вызвать ожог кожи, но риск повреждения глаз значительно выше из-за их способности фокусировать излучение и, следовательно, концентрировать его энергию. Как правило, лазер безопасный для глаз, является безопасным для кожи. Подобно солнечному свету, излучение лазера представляет собой параллельные лучи, которые, в зависимости от длины волны, глаз фокусирует в точку на сетчатке, покрытой светочувствительными клетками. Как и прямые солнечные лучи (если смотреть на Солнце), лазерное излучение может повредить глаза.

Глаз человека фокусирует на сетчатку только определенный диапазон длин волн – от 0,4 до 1,4 мкм. Другие длины волн поглощаются передней частью глаза (роговицей) до того, как их энергия может сконцентрироваться. Указанное поглощение зависит от длины волны (см. Рис.). Если говорить об ИК диапазоне, коэффициент поглощения излучения роговицей значительно больше для длинных волн (с длиной волны больше 1,4 мкм). Как следствие, поражение глаза ультрафиолетом и видимым солнечным излучением более вероятно чем лучами ИК-диапазона.

Рис. Зависимость поглощения человеческим глазом излучения от длины волны.