6.2.4. Передающие оптические антенны

Источники оптического излучения 1 (рис.6.5,6.6) могут создавать разные световые пучки:

- световой пучок с большой угловой расходимостью (если источник точечный)

Рис.6.5. 1 – точечный источник, 2- коллиматор, D –диаметр коллимирующей линзы

- световой пучок малого диаметра с малой расходимостью (коллимированный)

Рис.6.6. 1- источник излучения светового пучка с малой расходимостью, d - ширина первичного светового пучка, 2 - передающая оптическая антенна, D- диаметр передаваемого светового пучка

Задачей передающей антенны 2 является преобразование излучения, выходящего из источника, в световой пучок достаточно большого диаметра. В первом случае источник излучения необходимо поместить в фокусе собирающей линзы (рис.1.7), а

Рис.6.7. 1- точечный источник света, D – диаметр оптической линзы

Рис.6.8. 1 – световой источник конечных размеров, θ_вх – угол расходимости первичного светового пучка, d – диаметр первичного светового пучка,θ_вых – угол расходимости передаваемого светового пучка, D – диаметр передаваемого светового пучка, F₁ и F₂ - фокусные расстояния линз

во втором – излучение от источника нужно пропустить через две собирающие линзы, расстояние между которыми равно сумме фокусных расстояний этих линз, причём F₂> F₁ , (рис.6.8).

Диаграмма направленности антенны описывает распределение мощности поля, излучаемого в различных направлениях пространства (измеряется в единицах мощности, приходящейся на единичный телесный угол). Ширина диаграммы направленности антенны (ДНА) определяется по угловым положениям её первых нулей. Основная часть излучаемой мощности сосредоточена в секторе пространства Ω между первыми нулями диаграммы направленности. Величина этого телесного угла связана с коэффициентом усиления (КУ) антенны, которая определяется как отношение максимальной плотности мощности, излучаемой антенной, к плотности мощности, излучаемой изотропной антенной.

P·4π =P·Ω ,

Ω=4π P_изотр /P_макс =4π/К,

Отсюда находим К=4π/Ω – коэффициент усиления антенны.

После появления лазеров стали разрабатывать фазированные лазерные решётки (ФЛР). С помощью ФЛР решаются задачи:

– суммирование в некотором направлении полей излучения нескольких лазеров, с целью увеличения мощности излучения;

– сканирование оптического луча в пространстве;

– компенсация влияния турбулентности атмосферы на фазовое распределение в сечении луча на трассе передачи (адаптивные ФЛР)

6.2.5. Источники излучения

Применяют источники излучения 2-х видов на основе полупроводников: светоизлучающие диоды (СИД) и лазерные диоды (ЛД) и лазеры. В полупроводниковых источниках генерация света обусловлена рекомбинацией электронов и дырок, которая приводит к образованию фотонов. СИД и ЛД изготавливают из полупроводниковых материалов типа А³ В⁵ (арсениды и фосфиды галлия, индия, алюминия) с электронной (n-типа) и дырочной (p-типа) проводимостью. Введение в соединения А³ В⁵ примесей элементов 4 группы придает этим соединениям электронную проводимость, а - элементов 2 группы – дырочную проводимость.

Выбор источника излучения для той или иной системы связи определяется требованиями к мощности излучателя, его спектральным и модуляционным характеристикам, сроку службы, стабильности параметров, а также к диапазону рабочих температур.