Gyda datblygiad cyflym technoleg awyrofod masnachol, mae'r galw am systemau cyfathrebu rhwng adrannau mewn llongau gofod masnachol yn cynyddu o ddydd i ddydd. Mae'r papur hwn yn cynnig system gyfathrebu laser agos -amrediad gyda dyluniad integredig o gyfathrebu effeithlon ac atal jitter, sydd wedi'i anelu'n benodol at y cyfathrebu rhwng adrannau mewn awyrofod masnachol. Mae'r system hon yn wynebu heriau megis dadffurfiad elfennau optegol a llai o sefydlogrwydd llwybr optegol mewn -gradd amledd uchel o ryddid ac amodau dirgrynu amledd uchel. Trwy fabwysiadu dyluniad llwybr optegol unigryw, ongl dargyfeirio mawr, ac algorithmau addasol, mae'n atal effaith dirgryniad ar y system optegol yn effeithiol. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos, pan fo'r gwrthbwyso ongl dirgryniad o fewn ±20 gradd, mae'r dadleoliad ochrol yn llai na 200mm, ac mae'r dadleoliad hydredol yn llai na 10mm, mae ansawdd y man golau a pherfformiad cyfathrebu i gyd yn bodloni'r gofynion dylunio. Mae'r ymchwil yn y papur hwn yn darparu sail ddamcaniaethol a chymorth technegol ar gyfer dylunio a gweithredu systemau cyfathrebu laser rhwng adrannau mewn awyrofod masnachol o dan -amledd uchel o amgylcheddau dirgrynu cypledig rhyddid, ac mae'n arwyddocaol iawn ar gyfer gwella dibynadwyedd cyfathrebu llongau gofod. mewn amgylcheddau eithafol.
Dylunio system gyfathrebu laser agos-amrediad sy'n addas ar gyfer amgylcheddau dirgrynu cypledig aml-radd o ryddid, gyda'r nod o ddatrys problem sefydlogrwydd annigonol rhyngwynebau mecanyddol traddodiadol mewn amgylcheddau eithafol. Mae'r system hon yn cyflawni cyfathrebu dibynadwyedd uchel mewn amodau cymhleth megis dirgryniad cryf trwy ddylunio optegol arloesol a dewis deunydd. Yn benodol, mae'r cyfathrebu laser rhwng adrannau i bob pwrpas yn lleddfu effaith dirgryniad cypledig aml-radd o ryddid ar ansawdd cyfathrebu trwy gynyddu'r ongl dargyfeiriad trawst. Yn ogystal, mae'r system yn cyflwyno mecanwaith addasu optegol addasol sy'n gallu gwneud iawn am wyriadau llwybr optegol a achosir gan ddirgryniad a newidiadau tymheredd, gan wella sefydlogrwydd cyfathrebu ymhellach.
O ran dyluniad optegol, mae'r papur hwn yn gwneud y gorau o lwybr optegol y system gyfathrebu laser yn seiliedig ar feddalwedd efelychu optegol Zemax. Trwy ddadansoddiad efelychiad, penderfynir mai'r ystod ongl dargyfeirio trawst gorau posibl yw 0.5 gradd i 1.5 gradd, gan sicrhau pellter cyfathrebu tra'n lleihau effaith dirgryniad cypledig ar y llwybr optegol. Mae'r canlyniadau efelychu yn dangos, pan fo ongl dargyfeirio'r trawst yn 2.0 gradd, y gall y system barhau i fodloni gofynion cyfathrebu mewn amgylchedd eithafol gyda phellter cyfathrebu 200mm, a rheolir diamedr y fan a'r lle golau o fewn 2mm, gan fodloni gofynion ffotocanfod y pen derbyn. Ar ben hynny, mae'r efelychiad hefyd yn gwirio cyfreithiau amrywiad sefydlogrwydd llwybr optegol a derbyn pŵer o dan wahanol onglau gwyro (0 gradd i 5 gradd) a gwrthbwyso fertigol (0mm i 10mm). Mae'r canlyniadau efelychu yn dangos, pan fo'r gwrthbwyso ongl yn 2 radd, mae gwrthbwyso canol y fan golau yn llai na 0.5mm, a dim ond tua 1.2dB y mae'r pŵer derbyn yn gostwng, sy'n dangos bod gan y system allu gwrthbwyso cryf.
Mae dilysu arbrofol yn dangos, mewn amodau eithafol, pan fo'r pellter rhwng y pen derbyn a'r pen trosglwyddo yn fwy na 200mm, y gall y pŵer derbyn barhau i fod yn -8.88dBm. Ar ben hynny, pan fydd yr ongl wrthbwyso yn cyrraedd 20 gradd, hyd yn oed pan fydd y pellter cyfathrebu yn fwy na 200mm, gall y pŵer derbyn ar y pen derbyn barhau i gynnal -10.61dBm. Yn bwysicach fyth, pan fydd y pellter cyfathrebu, ongl gwyro, a gwrthbwyso fertigol yn cyrraedd eu safleoedd eithafol, gall y pŵer derbyn ar y pen derbyn barhau i fod yn uwch na -10.84dBm o fewn 5 munud, a chyflawni cyfathrebu di-wall, gan fodloni'r gofynion dylunio yn llawn. Priodolir y perfformiad hwn i'r optimeiddio cynhwysfawr mewn dylunio optegol, dewis deunydd, a thechnoleg rheoli thermol y system.
I gloi, mae dylunio system gyfathrebu laser agos-amrediad ar gyfer amgylcheddau dirgrynu cypledig aml-radd o ryddid nid yn unig yn dangos perfformiad optegol rhagorol ond hefyd yn cyflawni cyfathrebu dibynadwyedd uchel mewn amgylcheddau eithafol. Mae'r dyluniad hwn yn darparu cefnogaeth dechnegol bwysig a gwerth cyfeirio ar gyfer cymwysiadau cyfathrebu laser mewn diwydiannau awyrofod, archwilio môr dwfn, a niwclear yn y dyfodol.