商業航空宇宙技術の急速な発展に伴い、商業宇宙船のコンパートメント間の通信システムに対する需要は日に日に増加しています。この論文では、効率的な通信とジッター防止の統合設計を備えた近距離レーザー通信システムを提案します。-これは、特に民間航空宇宙におけるコンパートメント間の通信を目的としています。-このシステムは、高周波多自由度-および高周波振動条件下での光学素子の変形や光路安定性の低下などの課題に直面しています。{{4}独自の光路設計、大きな発散角、適応アルゴリズムの採用により、光学系への振動の影響を効果的に抑制します。実験結果は、振動角オフセットが±20度以内、横方向変位が200mm未満、縦方向変位が10mm未満の場合、光スポットの品質と通信性能がすべて設計要件を満たしていることを示しています。この論文の研究は、高周波多-自由度--結合振動環境下での民間航空宇宙におけるコンパートメント間のレーザー通信システムの設計と実装に対する理論的基礎と技術的サポートを提供し、極限環境における宇宙船の通信信頼性を向上させる上で非常に重要です。
極限環境における従来の機械インターフェースの安定性が不十分であるという問題を解決することを目的として、多自由度結合振動環境に適した近距離レーザー通信システムを設計します。---このシステムは、革新的な光学設計と材料選択により、強い振動などの複雑な条件下でも高信頼性の通信を実現します。具体的には、コンパートメント間のレーザー通信は、ビーム発散角を大きくすることで、多自由度結合振動が通信品質に与える影響を効果的に軽減します。さらに、このシステムには適応光学調整メカニズムが導入されており、振動や温度変化によって引き起こされる光路の偏差をリアルタイムで補償できるため、通信の安定性がさらに向上します。{10}
光学設計に関しては,Zemax光学シミュレーションソフトウェアに基づいてレーザ通信システムの光路を最適化した。シミュレーション解析により、最適なビーム発散角範囲は0.5度～1.5度であることが判明し、結合振動による光路への影響を最小限に抑えながら通信距離を確保します。シミュレーション結果は、ビーム発散角が2.0度の場合、システムは通信距離200mmの極限環境でも通信要件を満たし、光スポット直径は2mm以内に制御され、受信側の光検出要件を満たしていることを示しています。さらに、シミュレーションでは、さまざまな偏向角 (0 度から 5 度) および垂直オフセット (0mm から 10mm) の下での光路の安定性と受信パワーの変動則も検証されます。シミュレーション結果は、角度オフセットが 2 度の場合、光スポットの中心オフセットは 0.5mm 未満であり、受信電力は約 1.2dB しか低下しないことを示しており、システムが強力なオフセット防止機能を備えていることを示しています。
実験による検証では、受信端と送信端の間の距離が 200mm を超える極端な条件下でも、受信電力は依然として -8.88dBm にとどまることができます。また、角度オフセットが20度に達すると、通信距離が200mmを超えても、受信側の受信電力は-10.61dBmを維持できます。さらに重要なことは、通信距離、偏向角、および垂直オフセットが極限の位置に達しても、受信側の受信電力は 5 分以内に依然として -10.84dBm 以上を維持でき、エラーのない通信を達成でき、設計要件を完全に満たすことができます。この性能は、システムの光学設計、材料選択、熱制御技術における包括的な最適化によるものです。
結論として、多{1}}自由度-結合振動環境向けの近距離レーザー通信システムを設計すると、優れた光学性能が実証されるだけでなく、極限環境でも信頼性の高い通信が実現されます。{0}この設計は、将来の航空宇宙、深海探査、原子力産業におけるレーザー通信アプリケーションに重要な技術サポートと参考値を提供します。-