RU2678918C1 - Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors - Google Patents
Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678918C1 RU2678918C1 RU2017138237A RU2017138237A RU2678918C1 RU 2678918 C1 RU2678918 C1 RU 2678918C1 RU 2017138237 A RU2017138237 A RU 2017138237A RU 2017138237 A RU2017138237 A RU 2017138237A RU 2678918 C1 RU2678918 C1 RU 2678918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser beam
- quartz resonator
- accordance
- digital information
- corner reflectors
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 108091092878 Microsatellite Proteins 0.000 abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/002—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movement or the deformation controlling the frequency of light, e.g. by Doppler effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
- H04B10/1123—Bidirectional transmission
- H04B10/1125—Bidirectional transmission using a single common optical path
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к технике связи и может быть использован для передачи цифровой информации от микроспутника. The method relates to communication technology and can be used to transmit digital information from the microsatellite.
Известен уголковый отражатель [1], выполненный в виде тетраэдра с тремя металлизированными отражающими гранями, в котором два двугранных угла равны π/2, а третий - π/2(S+1), где s 1, 2, 3, 4. Длины его ребер R1, R2, R3 выбраны из соотношения R1:R2:R3=а:а:1. Известен также призменный уголковый отражатель [2], выполненный в виде трехгранной пирамиды, двугранные углы между боковыми отражающими гранями которой также равны π/2, π/2 и π/2(S+1), где S - целое положительное число, ребра отражателя выполнены с размерами Р1 и Р2, определяемыми из математических соотношений. Показатель преломления материала отражателя также определяется из приведенного соотношения. Известные уголковые отражатели используются для обеспечения отражения лазерного излучения от различных объектов, в том числе спутников Земли, строго в обратном направлении. Known corner reflector [1], made in the form of a tetrahedron with three metallized reflecting faces, in which two dihedral angles are π / 2, and the third is π / 2 (S + 1), where
Недостатком известных технических решений является то, что отсутствует возможность передачи цифровой информации от микроспутника по отраженному лазерному лучу.A disadvantage of the known technical solutions is that there is no possibility of transmitting digital information from the microsatellite via a reflected laser beam.
Целью данного способа модуляции является передача от микроспутника по переотраженному от уголкового отражателя лазерному лучу цифровой информации.The purpose of this modulation method is to transmit digital information from the microsatellite via a laser beam of digital information re-reflected from the corner reflector.
Это достигается тем, что со стороны противоположной отражающим плоскостям, прикреплен кодово-импульсный кварцевый резонатор, который в результате подачи цифровой информации в виде электрических импульсов будет осуществлять формирование механических вибраций в соответствии с пьезоэффектом для изменения частоты отраженного лазерного излучения в соответствии с эффектом Доплера. This is achieved by the fact that on the side opposite to the reflecting planes, a code-pulsed quartz resonator is attached, which, as a result of supplying digital information in the form of electric pulses, will generate mechanical vibrations in accordance with the piezoelectric effect to change the frequency of the reflected laser radiation in accordance with the Doppler effect.
На фиг. 1 изображен фрагмент элементарной ячейки уголкового отражателя с кодово-импульсным кварцевым резонатором отраженного лазерного луча для передачи цифровой информации от микроспутника. Лазерный луч после однократного, двукратного или трехкратного переотражения (зависит от ориентации уголкового отражателя относительно луча) будет направлен обратно к наземной станции связи. Отражающие поверхности 1 находятся в физическом контакте с кварцевым резонатором 2.In FIG. 1 shows a fragment of a unit cell of a corner reflector with a code-pulse quartz resonator of a reflected laser beam for transmitting digital information from a microsatellite. The laser beam after a single, double or triple re-reflection (depending on the orientation of the corner reflector relative to the beam) will be directed back to the ground communication station. The reflecting surfaces 1 are in physical contact with the
На фиг. 2 изображена батарея элементарных ячеек для повышения эффективности работы уголкового отражателя.In FIG. 2 shows a battery of unit cells to increase the efficiency of the corner reflector.
Способ реализуется следующим образом. Наземный лазер осуществляет сканирование участка неба в зоне предполагаемого нахождения микроспутника. При попадании лазерного луча на уголковый отражатель произойдет его обратное переотражение в сторону излучающего лазера. При получении отраженного луча, наземная станция осуществляет передачу цифровой информации на микроспутник по лазерному лучу в оптической форме. Затем, наземная станция переключается на прием цифровой информации. Для этого луч лазера осуществляет непрерывную подсветку уголкового отражателя. Бортовой компьютер микроспутника подает в цифровом виде информацию на кодово-импульсный кварцевый резонатор, который при воздействии электрических импульсов, преобразует их в механические колебания кристаллов, а те, в свою очередь, воздействуют на отражающие поверхности уголкового отражателя. В результате, отраженный лазерный луч будет промодулирован в соответствии с эффектом Доплера, что позволит с высоким быстродействием передать значительное количество информации от микроспутника на наземную станцию связи. Дополнительным преимуществом является высокая энергоэффективность такого способа модуляции лазерного луча, т.к. вместо энергопотребляющего приемо-передающего устройства и антенной системы с изменением диаграммы направленности для предлагаемого способа модуляции потребуется минимальная электрическая энергия для воздействия на кварцевый резонатор. Это позволит уменьшить энергопотребление микроспутника с целью перенаправления высвободившейся энергии для выполнения других функций.The method is implemented as follows. The ground-based laser scans a portion of the sky in the area of the proposed location of the microsatellite. When a laser beam hits the corner reflector, it will be retroreflected towards the emitting laser. Upon receipt of the reflected beam, the ground station transmits digital information to the microsatellite via a laser beam in optical form. Then, the ground station switches to receiving digital information. For this, the laser beam provides continuous illumination of the corner reflector. The on-board computer of the microsatellite provides digital information to a code-pulse quartz resonator, which, when exposed to electric pulses, converts them into mechanical vibrations of crystals, and these, in turn, act on the reflective surfaces of the corner reflector. As a result, the reflected laser beam will be modulated in accordance with the Doppler effect, which will allow high-speed transmission of a significant amount of information from the microsatellite to a ground communication station. An additional advantage is the high energy efficiency of this method of modulating the laser beam, because Instead of a power-consuming transceiver and antenna system with a change in the radiation pattern, the proposed modulation method will require minimal electric energy to act on the quartz resonator. This will reduce the power consumption of the microsatellite in order to redirect the released energy to perform other functions.
Недостатком предлагаемого способа модуляции лазерного луча является зависимость от погодных условий, которые могут повлиять на параметры лазерного луча. Однако в случае глобального развертывания такого способа модуляции лазерного луча для орбитальной группировки микроспутников, можно будет осуществить развертывание оптической линии связи между всеми микроспутниками и передачу информации от них на ту наземную станцию связи, которая будет находиться в благоприятных погодных условиях. The disadvantage of the proposed method for modulating the laser beam is the dependence on weather conditions, which can affect the parameters of the laser beam. However, in the case of the global deployment of such a method of modulating a laser beam for the orbital constellation of microsatellites, it will be possible to deploy an optical communication line between all microsatellites and transmit information from them to that ground communication station, which will be in favorable weather conditions.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2020668. Уголковый отражатель / Титов А.Д. Опубл. 30.09.1994. 1. RF patent No. 2020668. Corner reflector / Titov A.D. Publ. 09/30/1994.
2. Патент РФ №2101740. Призменный уголковый отражатель / Титов А.Д. Опубл. 10.01.1998.2. RF patent No. 2101740. Prismatic angle reflector / Titov A.D. Publ. 01/10/1998.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017138237A RU2678918C1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017138237A RU2678918C1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678918C1 true RU2678918C1 (en) | 2019-02-04 |
Family
ID=65273494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017138237A RU2678918C1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678918C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3989942A (en) * | 1974-12-13 | 1976-11-02 | International Telephone And Telegraph Corporation | Retro-reflecting laser responser and data modulator |
US20090010644A1 (en) * | 2002-02-01 | 2009-01-08 | Cubic Corporation | Integrated optical communication and range finding system and applications thereof |
CN102983904A (en) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 合肥鼎臣光电科技有限责任公司 | Free space optical communication system based on modulation retroflector and communication method thereof |
-
2017
- 2017-11-02 RU RU2017138237A patent/RU2678918C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3989942A (en) * | 1974-12-13 | 1976-11-02 | International Telephone And Telegraph Corporation | Retro-reflecting laser responser and data modulator |
US20090010644A1 (en) * | 2002-02-01 | 2009-01-08 | Cubic Corporation | Integrated optical communication and range finding system and applications thereof |
CN102983904A (en) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 合肥鼎臣光电科技有限责任公司 | Free space optical communication system based on modulation retroflector and communication method thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гаджиев Х.М. и др. Передача информации с беспилотного летательного аппарата по отраженному лазерному лучу. ИННОВАЦИИ, ТЕХНОЛОГИИ, НАУКА. Сборник статей Международной научно-практической конференции, 25 января 2017 г., стр. 30-32. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US1384014A (en) | Method and apparatus for signaling and otherwise utilizing radiant impulses | |
BR9604936A (en) | Multifunctional interactive communication system with circular / elliptical polarized signal transmission and reception | |
CN103873151A (en) | Satellite-borne integration communication system compatible with microwave communication, laser communication and quantum communication | |
RU2678918C1 (en) | Method of modulating laser beam with quartz resonator with corner reflectors | |
CN211830779U (en) | Underwater wireless optical communication system | |
CN207008201U (en) | One kind polarization isolation transceiver optical antenna | |
CN209562550U (en) | Signal transmitting system between a kind of star | |
EP1695468B1 (en) | Laser-based communications with a remote information source | |
Bai | Generation of multi-mode OAM waves through 1-bit direct-radiating programmable metasurfaces | |
CN103986523B (en) | Cassegrain transceiver antenna and transceiver method based on fiber array | |
RU2753995C1 (en) | Mirror spherical antenna | |
CN115189770B (en) | A self-protecting resonant beam system for securely transmitting remote data and energy | |
You et al. | Wave-optics simulation of the channel fading in modulating retro-reflector free-space optical link | |
RU2007121911A (en) | EARTH-EARTH-EARTH RADIO COMMUNICATION SYSTEM | |
He et al. | Discuss performance of corner-cube prism for modulating retro-reflector terminal in free-space laser communication | |
Getsinger | Centimeter wave beacon transmitter design | |
Jiang et al. | A Multi-Mode Vortex Beams Generator Based on Reconfigurable Reflective Metasurface | |
Huang et al. | Design of Reflective Time-Modulation Metasurfaces for Generating Multiple Doppler Shifts | |
Fang et al. | Pseudo-random modulation continuous wave narrowband sodium temperature/wind lidar | |
GB2324911A (en) | Antenna array | |
Liu | Design of a High-Gain Transmit-Reflect-Array Antenna for Bidirectional Beams Exhibiting Orthogonal Polarization Characteristics | |
Dong et al. | Multiple Vortex Electromagnetic Wave Generation Based on Ultra-Wideband Reflective Metasurface | |
Wang et al. | Ultra-Broadband Stealth Vortex Wave Antenna Based on Metasurface | |
US20210297039A1 (en) | Retroreflector method to prevent light pollution without energy absorption | |
Kerecman | Real time millimeter wave imaging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191125 Effective date: 20191125 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220225 Effective date: 20220225 |