Sistema de espejo de dirección con retroalimentación en bucle cerrado para terminales de comunicación óptica en espacio libre
Autores: Graham, Chris; Bramall, David; Younus, Othman; Riaz, Amna; Binns, Richard; Scullion, Eamon; Wicks, Robert T.; Bourgenot, Cyril
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Sistema de espejo de dirección con retroalimentación en bucle cerrado para terminales de comunicación óptica en espacio libre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Apuntado de haz de precisión
Comunicaciones ópticas en espacio libre
Espejos de dirección rápida
Plataforma de espejo de dirección en bucle cerrado
Codificadores ópticos
Concentración del punto del haz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La precisión en la dirección del haz juega un papel crítico en los terminales de comunicaciones ópticas en espacio libre en escenarios de enlace ascendente, enlace descendente y enlace intersatélite. Entre los diversos métodos de dirección del haz, el uso de espejos de dirección rápida (FSM) es ampliamente adoptado, con muchas soluciones comerciales que emplean diversas tecnologías, enfocándose particularmente en espejos pequeños de alta banda ancha. Este documento presenta un método que utiliza componentes ligeros y comerciales para construir una plataforma personalizada de espejo de dirección en bucle cerrado, adecuada para aperturas de espejo que superan los 100 mm. El enfoque implica la integración de codificadores ópticos en dos actuadores de bucle abierto disponibles en el mercado. Estos codificadores leen la señal reflejada en perillas de tornillo estriado mecanizadas con diamante, proporcionando el máximo contraste entre líneas claras y oscuras. El espejo de dirección resultante tiene el potencial de complementar o reemplazar el FSM en aplicaciones que requieren un mayor recorrido, a expensas de la velocidad de movimiento. En la configuración presentada, la resolución de inclinación del espejo lograda basada en la retroalimentación de señal del codificador en bucle cerrado es de 45 rad, con una tasa de cambio media de 1.5 mrad/s. Es importante destacar que el conjunto de dirección es autolock, no requiere energía para mantener un ángulo de dirección estable. Al utilizar el espejo para corregir activamente un haz entrante en movimiento constante, se obtuvo un aumento de 5 veces en la concentración del punto del haz en el centro del detector en comparación con un espejo de posición fija, demostrando la capacidad del espejo para corregir el movimiento y la deriva de la plataforma satelital.
Descripción
La precisión en la dirección del haz juega un papel crítico en los terminales de comunicaciones ópticas en espacio libre en escenarios de enlace ascendente, enlace descendente y enlace intersatélite. Entre los diversos métodos de dirección del haz, el uso de espejos de dirección rápida (FSM) es ampliamente adoptado, con muchas soluciones comerciales que emplean diversas tecnologías, enfocándose particularmente en espejos pequeños de alta banda ancha. Este documento presenta un método que utiliza componentes ligeros y comerciales para construir una plataforma personalizada de espejo de dirección en bucle cerrado, adecuada para aperturas de espejo que superan los 100 mm. El enfoque implica la integración de codificadores ópticos en dos actuadores de bucle abierto disponibles en el mercado. Estos codificadores leen la señal reflejada en perillas de tornillo estriado mecanizadas con diamante, proporcionando el máximo contraste entre líneas claras y oscuras. El espejo de dirección resultante tiene el potencial de complementar o reemplazar el FSM en aplicaciones que requieren un mayor recorrido, a expensas de la velocidad de movimiento. En la configuración presentada, la resolución de inclinación del espejo lograda basada en la retroalimentación de señal del codificador en bucle cerrado es de 45 rad, con una tasa de cambio media de 1.5 mrad/s. Es importante destacar que el conjunto de dirección es autolock, no requiere energía para mantener un ángulo de dirección estable. Al utilizar el espejo para corregir activamente un haz entrante en movimiento constante, se obtuvo un aumento de 5 veces en la concentración del punto del haz en el centro del detector en comparación con un espejo de posición fija, demostrando la capacidad del espejo para corregir el movimiento y la deriva de la plataforma satelital.