Με την ταχεία ανάπτυξη της εμπορικής αεροδιαστημικής τεχνολογίας, η ζήτηση για συστήματα επικοινωνίας μεταξύ των διαμερισμάτων σε εμπορικά διαστημόπλοια αυξάνεται μέρα με τη μέρα. Αυτή η εργασία προτείνει ένα σύστημα επικοινωνίας λέιζερ κοντινής{1} εμβέλειας με ενσωματωμένο σχεδιασμό αποτελεσματικής επικοινωνίας και αντι{2}}τρεμματισμού, το οποίο στοχεύει ειδικά στην επικοινωνία μεταξύ των διαμερισμάτων στην εμπορική αεροδιαστημική. Αυτό το σύστημα αντιμετωπίζει προκλήσεις όπως η παραμόρφωση του οπτικού στοιχείου και η μειωμένη σταθερότητα της οπτικής διαδρομής σε συνθήκες δόνησης υψηλών-πολλαπλών-συχνοτήτων{--και υψηλών-συχνοτήτων. Υιοθετώντας μοναδικό σχεδιασμό οπτικής διαδρομής, μεγάλη γωνία απόκλισης και προσαρμοστικούς αλγόριθμους, καταστέλλει αποτελεσματικά την επίδραση των κραδασμών στο οπτικό σύστημα. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν η μετατόπιση γωνίας δόνησης είναι εντός ±20 μοιρών, η πλευρική μετατόπιση είναι μικρότερη από 200 mm και η διαμήκης μετατόπιση είναι μικρότερη από 10 mm, η ποιότητα του φωτεινού σημείου και η απόδοση επικοινωνίας πληρούν όλες τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Η έρευνα σε αυτό το έγγραφο παρέχει θεωρητική βάση και τεχνική υποστήριξη για το σχεδιασμό και την υλοποίηση συστημάτων επικοινωνίας λέιζερ μεταξύ διαμερισμάτων στην εμπορική αεροδιαστημική σε περιβάλλοντα κραδασμών υψηλής
Σχεδιάστε ένα σύστημα επικοινωνίας λέιζερ κοντινής-εμβέλειας κατάλληλο για περιβάλλοντα δόνησης πολλαπλών-βαθμών--σύζευξης-ελευθερίας, με στόχο την επίλυση του προβλήματος της ανεπαρκούς ευστάθειας των παραδοσιακών μηχανικών διεπαφών σε ακραία περιβάλλοντα. Αυτό το σύστημα επιτυγχάνει επικοινωνία υψηλής αξιοπιστίας σε πολύπλοκες συνθήκες όπως ισχυροί κραδασμοί μέσω καινοτόμου οπτικού σχεδιασμού και επιλογής υλικού. Συγκεκριμένα, η επικοινωνία με λέιζερ μεταξύ των διαμερισμάτων μειώνει αποτελεσματικά την επίδραση των κραδασμών πολλαπλών-βαθμών-της-ελευθερίας στην ποιότητα επικοινωνίας αυξάνοντας τη γωνία απόκλισης δέσμης. Επιπλέον, το σύστημα εισάγει έναν προσαρμοστικό μηχανισμό οπτικής ρύθμισης που μπορεί{10}}να αντισταθμίσει σε πραγματικό χρόνο τις αποκλίσεις της οπτικής διαδρομής που προκαλούνται από κραδασμούς και αλλαγές θερμοκρασίας, ενισχύοντας περαιτέρω τη σταθερότητα της επικοινωνίας.
Όσον αφορά τον οπτικό σχεδιασμό, αυτή η εργασία βελτιστοποιεί την οπτική διαδρομή του συστήματος επικοινωνίας λέιζερ με βάση το λογισμικό οπτικής προσομοίωσης Zemax. Μέσω της ανάλυσης προσομοίωσης, το βέλτιστο εύρος γωνίας απόκλισης δέσμης προσδιορίζεται ότι είναι 0,5 μοίρες έως 1,5 μοίρες, διασφαλίζοντας την απόσταση επικοινωνίας ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την επίδραση των συζευγμένων κραδασμών στην οπτική διαδρομή. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν η γωνία απόκλισης δέσμης είναι 2,0 μοίρες, το σύστημα μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις επικοινωνίας σε ένα ακραίο περιβάλλον με απόσταση επικοινωνίας 200 mm και η διάμετρος φωτεινής κηλίδας ελέγχεται εντός 2 mm, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις φωτοανίχνευσης του άκρου λήψης. Επιπλέον, η προσομοίωση επαληθεύει επίσης τους νόμους μεταβολής της σταθερότητας της οπτικής διαδρομής και της ισχύος λήψης κάτω από διαφορετικές γωνίες εκτροπής (0 μοίρες έως 5 μοίρες) και κατακόρυφες μετατοπίσεις (0 mm έως 10 mm). Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν η μετατόπιση γωνίας είναι 2 μοίρες, η κεντρική μετατόπιση της φωτεινής κηλίδας είναι μικρότερη από 0,5 mm και η ισχύς λήψης πέφτει μόνο κατά περίπου 1,2 dB, υποδεικνύοντας ότι το σύστημα έχει ισχυρή αντι{16} ικανότητα αντιστάθμισης.
Η πειραματική επαλήθευση δείχνει ότι σε ακραίες συνθήκες, όταν η απόσταση μεταξύ του άκρου λήψης και του άκρου εκπομπής υπερβαίνει τα 200 mm, η ισχύς λήψης μπορεί να παραμείνει στα -8,88dBm. Επιπλέον, όταν η μετατόπιση γωνίας φτάσει τις 20 μοίρες, ακόμα και όταν η απόσταση επικοινωνίας υπερβαίνει τα 200 mm, η ισχύς λήψης στο άκρο λήψης μπορεί να διατηρήσει τα -10,61dBm. Το πιο σημαντικό, όταν η απόσταση επικοινωνίας, η γωνία εκτροπής και η κατακόρυφη μετατόπιση φτάσουν στις ακραίες θέσεις τους, η ισχύς λήψης στο άκρο λήψης μπορεί να παραμείνει πάνω από -10,84dBm εντός 5 λεπτών και να επιτύχει επικοινωνία χωρίς σφάλματα, ικανοποιώντας πλήρως τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Αυτή η απόδοση αποδίδεται στην ολοκληρωμένη βελτιστοποίηση στον οπτικό σχεδιασμό, την επιλογή υλικού και την τεχνολογία θερμικού ελέγχου του συστήματος.
Συμπερασματικά, η σχεδίαση ενός συστήματος επικοινωνίας λέιζερ κοντινής-εμβέλειας για περιβάλλοντα δόνησης πολλαπλών-βαθμών-της-ελευθερίας όχι μόνο επιδεικνύει εξαιρετική οπτική απόδοση αλλά επιτυγχάνει επίσης επικοινωνία υψηλής αξιοπιστίας σε ακραία περιβάλλοντα. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει σημαντική τεχνική υποστήριξη και αξία αναφοράς για εφαρμογές επικοινωνίας με λέιζερ στην αεροδιαστημική, την εξερεύνηση βαθέων υδάτων και τις πυρηνικές βιομηχανίες στο μέλλον.