Requirements for Control System of Mobile Free Space Optical Link

Requisitos para el sistema de control del enlace óptico del espacio libre móvil

El documento trata de la influencia del sistema de control de un enlace óptico móvil de espacio libre (OSL) en el presupuesto de energía del enlace. Se tienen en cuenta las fluctuaciones permitidas de la potencia recibida. Se supone que estas fluctuaciones son causadas por las oscilaciones del haz óptico a través de la apertura del receptor. Se describen el diseño, el funcionamiento y las funciones de transferencia del sistema de control de la posición de los ejes ópticos.

1. Introducción

Los enlaces ópticos en el espacio libre (FSO) son una alternativa a los enlaces inalámbricos de radiofrecuencia. Los enlaces FSO son intrínsecamente resistentes a la interferencia y a las escuchas debido a la baja divergencia del haz óptico y al pequeño campo de visión del receptor. Sin embargo, estos parámetros del sistema son la razón de una alta sensibilidad del enlace a las fluctuaciones espaciales de las estaciones del enlace. Las fluctuaciones causan desviaciones angulares del haz que deterioran el balance de potencia. Si se agota el margen del enlace, el resultado es el desvío del enlace. Las características mencionadas son significativamente importantes, en particular para los enlaces de los OVNIS móviles direccionales, porque se ven naturalmente afectados por las oscilaciones de los haces ópticos en torno a la dirección demandada.

Para el ejemplo elegido, se calculan las desviaciones angulares límite del haz. Estas desviaciones representan los requisitos básicos que se imponen al sistema que controla la posición angular del enlace del OVNI. Para el haz gaussiano, se deriva la dependencia de las desviaciones límite de la distancia del enlace.

En el artículo no se evalúan las influencias de la atmósfera, como la turbulencia del aire y la absorción y la dispersión de la radiación óptica.

2. Presupuesto de potencia del enlace del OVS

El presupuesto de potencia del enlace del FSO sirve para el cálculo del flujo radiante que incide en el detector o la apertura del receptor. Si se define un intervalo de valores deseados, puede juzgarse si el valor del flujo radiante obtenido del modelo estable se encuentra en el intervalo dado y cuál es el margen del enlace en los efectos aleatorios. Así pues, el balance de potencia proporciona los datos básicos para evaluar la fiabilidad del enlace.

En la Fig. 1 [1], se muestra el esquema de la parte atmosférica del enlace del OSR, donde: F es el filtro, SR es la fuente de radiación, PD es el fotodiodo, RW es la ventana del receptor, RXA es el sistema óptico del receptor, TXA es el sistema óptico del transmisor, TW es la ventana del transmisor, R es la distancia entre estaciones, PSR es la potencia óptica emitida por la fuente y detectada por el fotodiodo respectivamente, Pr es la potencia recibida por la estación Nº 2, Pt es la potencia transmitida por la estación Nº 1, es la atenuación óptica. Sobre la base del conocimiento de la transmitancia de los elementos de enlace del FOE y las pérdidas derivadas de las relaciones imperfectas entre los elementos correspondientes, puede expresarse la atenuación de la radiación causada por las partes individuales y luego la atenuación total. A partir de la potencia transmitida conocida y la atenuación total, se puede calcular la potencia recibida.