Материал подготовлен Мариной Зуевой
Беспроводная оптическая связь - оптическая передача данных в воздухе или вакууме.
Оптическая передача данных на Земле в большинстве случаев осуществляется с помощью оптических волокон, так как они позволяют передавать информацию на относительно большие расстояния, без сильных потерь на мощности, согласования вопросов, и шумов (возмущений) атмосферы. Существует возможность передачи данных через оптически свободное пространство (или аналогично, через воду), без использования любых волноводных структур. Этот вид оптической связи имеет раннее происхождение, например, "фото телефон" запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1870 и оптический телеграф и в настоящее время довольно часто используются, как в космосе, так и на Земле. Как правило, для этого требуется необходимость обеспечения прямой видимости между излучателем и приемником, и специальные атмосферные оптические системы, такие как телескопы. В качестве источника света в настоящее время часто используется лазер (возможно, в сочетании с усилителем).
Проблемы, связанные с передачей данных
Энергия передается в виде хорошо коллимированного лазерного излучения, поэтому по настоящее время существует значительные потери мощности при передаче информации на большие расстояния. С ужесточением требований к качеству канала дальность связи снижается. С целью снижения расходимости лазерного пучка подбирают особое соотношение внешнего и внутреннего диаметров границ области превышения усиления над потерями.
Для коллимации большого пучка используется дифракционно-ограниченный источник и большие высококачественные оптические телескопы. Поскольку длина волны мала, расходимости излучения оптического передатчика может быть гораздо меньше, чем у радио-или микроволнового источника такого же размера. Коэффициент усиления антенны в оптическом телескопе может быть очень высокий - более 100 дБ, даже при средних диаметрах телескопа, например, 25 см - и таким образом значительно выше, чем для любой СВЧ антенны ограниченного размера.
Также является преимуществом высокая направленность на стороне приемника: важно получить не только самую большую из возможных мощностей излучателя, но и свести к минимуму возмущающие воздействия, например, от фонового света, который вводит шум и тем самым уменьшает способность передачи данных. Высокая чувствительность и направленность могут быть достигнуты с помощью большого телескопа на приемной стороне.
Чтобы добиться высокой направленности излучения, требуется высокая точность расстановки излучателя и приемника. Это может быть необходимо для установления соответствия с автоматической системой обратной связи. Для снижения влияния атмосферных возмущений и улучшения точности направленности излучения используется адаптивная оптика.
Важной проблемой является учет необходимой мощности для обеспечения беспроводной связи с учетом всех потерь при передаче. Оставшаяся мощность, дошедшая до приемника (с учетом потерь) в значительной мере определяют возможную скорость передачи данных, хотя это также зависит от формата модуляции, приемлемого уровня битовых ошибок, а также различных источников шума, в частности шумов лазера, усилителя шума, избыточного шума в приемнике (например, лавинный фотодиод), и постороннего фонового света. Последнее можно избежать с помощью использования дополнительных узкополосных оптических фильтров, так как пропускная способность оптического сигнала является довольно ограниченной, в то время как фоновый свет, как правило, широкополосной природы.
От воздействия атмосферных возмущений, таких как облака, пыль и туман, могут возникнуть серьезные проблемы, атмосферные возмущения могут вызвать не только сильные затухания сигнала, но и межсимвольную интерференцию. Для решения этой проблемы, были разработаны сложные методы цифровой обработки сигналов, которые позволяют увеличить надежность мощных оптических линий даже в условиях повышенной облачности.
По материалам интернет-энциклопедии www.rp-photonics.com
