Я читаю книгу: Каушал, Х., Джайн, В.К. и Кар, С., 2017 г., Оптическая связь в свободном пространстве , Нью-Дели: Springer India.
Обсуждались рабочие длины волн для радиомаяка и передачи данных. Окно длин волн маяка составляет от 780 до 1064 нм, для передачи данных от 1520 до 1560 (1600) нм.
Для окна длины волны передачи данных даны следующие пояснения:
Длина волны 1550 нм обычно используется в качестве рабочей длины волны данных по следующим причинам:
(i) Уменьшение фонового шума и рэлеевского рассеяния: Коэффициент поглощения рэлеевского рассеяния имеет функциональную зависимость от длины волны как 4: Следовательно, затухание на более высоких рабочих длинах волн почти незначительно по сравнению с таковыми в видимом диапазоне.
(ii) Высокая мощность передатчика: на длине волны 1550 нм доступен гораздо более высокий уровень мощности (почти в 50 раз), чем на более низких длинах волн, для преодоления различных потерь из-за затухания.
(iii) Безопасная для глаз длина волны: максимально допустимое воздействие (ПДВ) на глаза намного выше при длине волны 1550 нм, чем при 850 нм. Это различие можно объяснить тем, что при 850 нм примерно 50 % сигнала достигает сетчатки, тогда как при 1550 нм сигнал почти полностью поглощается самой роговицей. И поэтому сигнал, принимаемый сетчаткой, пренебрежимо мал.
Почему для передачи маяка выбран диапазон от 780 до 1064 нм, не объяснялось.
Может кто-нибудь объяснить, почему сигнал маяка работает в более низком диапазоне?
В чем причина разницы рабочих длин волн?
Сигнал маяка также посылает информацию: «Где ты?» , «привет, я здесь» , и мы отправляем данные по каналу передачи данных. Как атмосфера влияет на сигнал маяка?
Окно длин волн маяка составляет от 780 до 1064 нм, для передачи данных — 1520–1560 (1600) нм.
Может кто-нибудь объяснить, почему сигнал маяка работает в более низком диапазоне?
У меня нет книги под рукой, но я могу оставить частичный ответ, пока кто-нибудь не предложит более полный.
Это обычные области длин волн лазера, которые уже использовались в космосе.
780 нм (примерно от 750 до 860 нм) будет диапазоном длин волн ближнего инфракрасного полупроводникового лазера AlGaAs (и светодиодов), который повсеместно используется для лазерных сканеров (особенно в беспилотных автомобилях, где они могут выжечь камеры людей!) Пульты дистанционного управления и безопасность «невидимое» светодиодное освещение камеры, которое на фотографиях выглядит фиолетовым, также находится в этой области.
Существует так много инфраструктуры, которая делает эти лазеры надежными и неразрушимыми, а также способными к прямой модуляции, что они являются отличным выбором для надежного космического лазера.
Длина волны 1064 нм исходит от промышленного надежного твердотельного лазера Nd:YAG . В космосе их тоже много.
То, что вам нужна самая высокая мощность для маяка, должно быть само собой разумеющимся; если вы хотите иметь высокий поток фотонов на большой площади, чтобы максимизировать скорость захвата цели, необработанная мощность является одним из важных соображений.
Эта система может даже не использовать ту же оптику, что и высокоскоростной канал данных, и ей нужна более быстрая, но менее точная система растрирования.
Это (часть) диапазона длин волн для Интернета; когда мы пишем и читаем сообщения Stack Exchange, мы делаем это с помощью лазерного излучения примерно в этом диапазоне.
Почему? Одномодовое оптическое волокно с сердцевиной, легированной германием, имеет пересечение нуля в дисперсии ( ) в этой области, поэтому наши импульсы, проходящие по оптоволокну большой протяженности, получают минимальное искажение формы. Вся инфраструктура высокоскоростной оптической связи и технологическая база построены вокруг надежных компонентов в агрессивных средах (например, на дне океана), работающих в этом диапазоне длин волн.
Эта технология включает в себя высокоскоростные амплитудные и фазовые модуляторы для кодирования данных с чрезвычайно высокой скоростью, а также эрбиевые волноводные/оптические усилители (также оптические усилители ) для повышения мощности передаваемых (и потенциально принимаемых) лазерных сигналов.
Хотя волноводные усилители, легированные эрбием, эффективны, они не могут обеспечить такую же мощность, как лазеры с более короткой длиной волны в качестве маяка. Система, оптимизированная для высокой скорости и оптимизированной модуляции, скорее всего, всегда будет иметь скромную мощность.
Как уже упоминалось, в другом ответе важны стоимость и доступность для 780 и 1064. На системном уровне вы также можете использовать более дешевый кремниевый детектор изображений для обнаружения маяка. Это может помочь найти сигнал и позволить вам зафиксировать его с помощью более точной системы наведения и отслеживания. Детекторы изображений в диапазоне 1550 нм стоят дороже.
Для данных на 1550 можно использовать средства защиты глаз, существующие телекоммуникационные детекторы и другие хорошо разработанные технологии. В наши дни волоконные усилители могут иметь очень большую мощность.
Что касается части атмосферных эффектов, то на более коротких длинах волн вы можете получить больше рассеяния, а также ваши волновые фронты будут больше искажены и больше мерцания. Для маяка это может быть менее важно, чем для данных.
Нг Ф