政府和空间机构大幅投资自由空间激光通信,以满足数据密集型应用程序的要求。通过利用多个波长,激光源有可能实现数据传输速度远远超过那些传统的射频(RF)通信。
美国宇航局的激光通信继电器示范与国际空间站在激光通信链接。图片来源:NASA的戈达德太空飞行中心。
然而,建立这些数据联系需要光学超过今天的制造过程和计量的功能验证。4 d技术计量解决方案最主要波前误差调节的方式,表面图,表面粗糙度在关键波长。
切换到光通信背后的驱动力是什么?
电信公司严重依赖射频通信多年来作为主要的信号传输方法。
这些公司目前专注于激光通信上行、下行,卫星和地面站之间数据传输的目的在传统电缆或光纤连接的情况下不可行。这种转变是出于几个重要因素。
数据量和传输速度
不断升级的需求更广泛的数据量从政府、国防、和商业实体增加了光通信的需要,提供数据容量显著高于射频系统。
而射频系统的频率范围内操作300 hz - 300 GHz,光学系统可以工作在太赫兹频率超过300。由于波长较短,光束保持更好的专注在传播,导致增加力量收集接收器和更高的信噪比(信噪比)。1
提供者可以大大提高数据率同时采用多个波长的乐队。然而,这种方法引入了更大的复杂性和额外增加了光学系统的要求。
美国宇航局的低成本光终端(LCOT)原型地面望远镜。图片来源:美国国家航空航天局
安全
广播和微波通信光束拥有广泛的传播,使他们更加容易受到拦截、干扰、频率干扰。
光束从宇宙飞船旅行向接收器,它可以扩展到数百公里宽。相比之下,一束光返回C波段内狭窄可达几十米的接收器。这大大收紧束增强安全性和呈现几乎检测不到信号。
成本
光学系统提供的优势在远距离传输大量的数据,利用更少的和较小的发射器和接收器。这降低了硬件负载大小和重量直接影响卫星和航天器,导致大量的节省成本。
因此,由于这些有利的特点、政府、国防团体和各种空间机构一直光通信的早期采用者。
与这些实体的成功验证技术和太空旅行成本的显著降低在过去的十年里,商业应用程序现在扩张,尤其是在空对空,海上,和远程环境下光纤连接是不切实际的。
计量,以满足光通信的挑战
严格控制必须应用到光学组件和系统传输,传送和接收这些信号。波长彻底测试每个组件的功能是至关重要的理解光束的传播、传播和散射。
以前,光学技术主要在波长950 nm和1064 nm内。然而,该行业目前专注于拓展在c波段通信,已获得批准通信经历了广泛的测试,帮助提高采用率。
4 d技术已在天基光学计量发展的前沿超过二十年。
仪器在检测光学系统发挥了关键作用大量的太空任务和卫星有效载荷,导致多个创新,确保这些光学的质量和耐用性,使他们能够承受空间的严格要求。
4 d技术已使天基光学创新20多年。左至右:HiRISE火星成像仪,詹姆斯韦伯太空望远镜观测,开普勒系外行星天文台。图片来源:4 d技术
通用通信望远镜光学布局。图片来源:4 d技术
的4 d AccuFiz®短波红外成像菲索干涉仪和PhaseCam®Twyman-Green短波红外成像干涉仪、操作在1550 nm波长光学测量提供了一些有利条件,包括:
- 紧凑、轻便的设计,简化了测试设置
- 振动免疫力允许在具有挑战性的环境中测量不需要隔离。
- 独特的能力接受外部资源在整个c波段的波长,使制造商能够测试光学组件和系统在每一个操作的波长。
AccuFiz斐索干涉和PhaseCam Twyman-Green干涉仪vibration-insensitive测试整个c波段。图片来源:4 d技术
尽管振动测量
动态干涉法是一种变革性的技术,使vibration-immune和瞬时测量光学组件和系统。这种技术在光学测试展示了巨大的价值,特别是在以下场景:
- Vibration-heavy环境,比如cryovac环境室
- 长腔测量
- 小型和大型光学
- 实时系统一致性
无论是PhaseCam短波红外成像和AccuFiz短波红外成像仪器配有动态测量功能,大大减少了需要隔振和大大降低光学测试这些至关重要的成本。
测量功能的波长
PhaseCam AccuFiz仪器精确测量地表数据和传输波前误差焦、无焦光学非球面镜片,光学系统,望远镜,棱镜,多维数据集,等等。
大光圈AccuFiz特性,使其适用于快速、重复测量的光学组件。另一方面,PhaseCam是完全同轴的仪器,包括一个内置的梁比例调整,措施低回报系统,尤其擅长使用计算机生成全息图测量非球面光学(CGH)。
实时校准和准直
连续模式使我们能够计算和可视化的泽尼克系数光学组件或系统,提供实时反馈迅速调整和准直光学系统的空间部分。
测量粗糙度
表面粗糙度是光通信的一个至关重要的因素。
过度的光束散射的结果:
- 信号损失和减少数据传输速率。
- 多波长系统内不同通道之间的串扰
- 放大的热变化,导致热应力变形光的形状
NanoCam高清光学分析器被专门设计来衡量optical-grade表面粗糙度来解决这些问题。
是否安装在机器人中使用手持配置,NanoCam迅速捕捉测量在一个光学的多个位置确保粗糙度符合所有规格。
NanoCam高清安装在机器人生产粗糙度测量。图片来源:4 d技术
结论
4 d技术的计量系统提供vibration-insensitive测试功能定制的显式地在光通信波长至关重要。
各种各样的产品拥有独特的能力,加上他们丰富的经验为通信和光学望远镜跨越几十年,4 d技术积极支持追求提高数据吞吐量,在行业加强安全,提高可靠性。
引用和进一步阅读
- Sburlan,美国(2016年),对卫星光通信导论(ppt)。可以在:https://kiss.caltech.edu/workshops/optcomm/presentations/Sburlan.pdf(访问:2/17/23)
这些信息已经采购,审核并改编自4 d技术提供的材料。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问4 d技术。