Волоконно-оптические элементы систем передачи информации космического базирования

• Автор: Перминов, Сергей Валериевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обоснование внедрения волоконнооптических систем передачи информации на борту космической техники

1.2 Анализ факторов космического пространства, влияющих на

работу аппаратуры, находящейся на борту космических аппаратов

1.3 Обоснование предмета исследований

1.4 Основные результаты и выводы

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

2.1 Влияние ионизирующих излучений космического пространства на волоконные световоды

2.2 Анализ известных методов защиты элементов и узлов волоконнооптических систем передачи информации
2.3 Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ
3.1 Разработка и анализ структурной модели ВОСПИ космического базирования
3.2 Разработка и анализ математической модели ВОСГШ 6 космического базирования
3.3 Основные результаты и выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ВОЛОКОННЫМ СВЕТОВОДАМ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИИ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАI
4.1 Особенности проведения экспериментальных исследований
4.2 Экспериментальная установка. Устройство и принцип действия.
Параметры. Характеристики
4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований макетного
образцаВОСПИ
4.4 Основные результаты и выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ДАННЫМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТА
5.1 Волоконные световоды со структурой фотонных кристаллов
5.2 IВолокна Ixii i i
5.3 волокна i i
5.4 Основные результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
I Гсрсчень принятых сокращений
Список использованной литературы


Этим требованиям в максимальной степени удовлетворяют ВОСП, использующие как многомодовые, так и одномодовые оптические кабели (ОК) на базе различных оптических волокон (ОБ) [4,5]. Первые попытки создания бортовых информационных систем на основе оптических волокон можно отнести к концу -х годов. Публикации о разработках и экспериментальных образцах подобных систем появились во второй половине -х годов. XX в. Современные ВОСП позволяют решать многие задачи, возникающие на борту КА. Например, бортовые ВОСП позволяют создавать широкополосные высокоскоростные информационные сети на борту пилотируемых объектов. Помимо этого, бортовые ВОСП, в силу своей широкополосности, позволяют передавать массивы информации в реальном масштабе времени. Это особенно важно при работах по дистанционному мониторингу земной поверхности или при анализе последствий техногенных или природных катастроф [1,6]. Кроме задач по передаче и обработке больших объемов информации, на борту КА присутствуют и иные задачи, требующие передачи световой энергии. В первую очередь к таким задачам можно отнести проблемы, связанные с надежной стыковкой космических аппаратов в космическом пространстве [7]. Особый интерес вызывает применение оптических волокон (ОВ) на борту КА, предназначенных для передачи световой энергии из герметичного контейнера (отсека) на внешнюю поверхность аппарата. Такие узлы и устройства могут быть использованы для организации открытых оптических информационных каналов типа «борт КА - Земля» или «КА - КА». Кроме того, вывод оптического излучения на внешнюю поверхность КА поможет создавать устройства распознавания и причаливания, устройства точечной внешней подсветки для проведения работ на внешней поверхности космических кораблей и станций, и многое другое. В основе работы ВОСП лежит принцип передачи светового потока по искусственной среде передачи световой волны - оптическому волокну. К настоящему времени разработаны и широко применяются самые различные виды и типы ОВ. Для передачи информационных потоков широко применяются многомодовые (градиентные) и одномодовые волокна. В последнее время поступают сообщения о применении новых типов ОВ на основе фотонных кристаллов [4,8]. Основными элементами ВОСГТ являются: оптические источник и приемник излучения, оптоволоконный тракт (линия связи), оптические элементы сопряжения. В состав ВОСП входят также кодирующее устройство (на передающей стороне) и декодер, преобразующий принятый фотоприемником сигнал в вид, удобный для последующего использования. Возможны и иные варианты построения ВОСП, в которых волоконный световод наряду с функцией линии передачи оптических информационных сигналов одновременно выполняет также роль элемента, передающего мощный световой поток, например, для обеспечения связи оптического передатчика и оптической антенны на линиях «борт КА - Земля» или «КА -КА». В таких случаях ВОСП будет частью открытого лазерного канала (ОЛК) или, иначе, оптической линии связи (ОЛС). В ряде случаев ВОСП может использоваться только для передачи немодулированного светового потока. Вопросам создания и теоретических исследований бортовых ВОСП, предназначенных для работы на борту КА, посвящено явно недостаточное количество публикаций, тем более, что до настоящего времени не существует сколько-нибудь полной и признанной классификации ВОСП для условий космического применения [3,9]. Классификацию ВОСП целесообразно проводить в соответствии с тем, какую задачу призван решать тот или иной КА. В частности, при создании бортовых ВОСП необходимо учитывать параметры орбиты, необходимый срок активного существования (САС) КА, информационные характеристики (протяженность линии, наличие или отсутствие переходов, оптических управляющих элементов, пропускную способность, энергетический потенциал), с учетом типа примененного волоконного световода в оптической схеме ВОСП. В качестве иллюстрации в таблице 1. ВОСП, представляющих значительный практический интерес для использования на борту КА []. Таблица 1. Автономная обработка информации на борту КА Одно- модо- вое КА связи, навигации, исследов.