Пример использования аппаратуры для управления направлением оптического излучения
Специфику применения оптических элементов для управления направлением оптического излучения покажем на примере построения космической лазерной системы связи, разработанной по программе НАСА [49].
Излучение передающей станции попадало на плоское зеркало грубого наведения в кардановом подвесе и далее в телескоп, выполняющий функции приёмной антенны (рис. 7.14). За телескопом в приёмном тракте расположен компенсатор движения изображения. Он представляет собой устройство наведения луча с пьезоэлектрическим управлением, которое контролировало местоположение мгновенного поля зрения в полном поле зрения телескопа. Мгновенное поле зрения системы в режиме обнаружения и захвата составляло 35 мкрад при полном поле зрения телескопа 35 мрад. Компенсатор движения изображения осуществлял сканирование мгновенным полем зрения во время поиска и вводил поправки в режиме слежения. Задачей процесса обнаружения и захвата сигнала с последующим слежением являлось совмещение мгновенного поля зрения с изображением принимаемого сигнала. При завершении обследования компенсатором движения изображения некоторого участка пространства вырабатывался сигнал, обеспечивающий перемещение зеркала грубого наведения до тех пор, пока компенсатор не направлялся в центр нового, подлежащего обзору поля. В системе компенсатор обследует поле в 1°, что соответствует 0,1° в пространстве (благодаря десятикратному увеличению телескопа).
Разделение каналов приёма и передачи сигналов осуществлялось благодаря диплексеру.
Следующий оптический элемент — дефлектор (нутатор) - обеспечивал отклонение оптического луча по двум ортогональным осям. Функционально дефлектор идентичен компенсатору движения изображения.
Рис. 7.14. Космическая система связи по проекту НАСА
Если допустимо отклонение луча передатчика, то функции дефлектора и компенсатора движения изображения могло выполнять одно устройство. При отклонении принятого сигнала вырабатывался сигнал ошибки слежения. После дефлектора выполнялось совмещение излучения лазерного гетеродина с принятым оптическим излучением. Инфракрасный смеситель вырабатывал сигнал разностной частоты. Промежуточная частота представляла собой алгебраическую разность частот излучений лазерного гетеродина и передатчика с наложенным доплеровским сдвигом, который в космических линиях связи мог достигать 700 МГц.
Из-за ограниченных пределов перестройки существующих лазерных гетеродинов полное отслеживание доплеровского сдвига лазерным гетеродином осуществить не удалось. Последнее обусловило использование приёмника с двойным преобразованием частоты. Первый контур с помощью волноводного лазерного гетеродина осуществлял отслеживание доплеровской частоты, обеспечивая получение первой промежуточной частоты, равной 400 МГц. Во втором контуре электронный гетеродин, управляемый напряжением из цепи АПЧ, обеспечивался необходимой фазовой синхронизацией.
В передающем тракте модулированный сигнал лазерного передатчика проходил через компенсатор движения изображения, телескоп и зеркало грубого наведения и излучался в пространство.
