Med den snabba utvecklingen av kommersiell flygteknik ökar efterfrågan på kommunikationssystem mellan fack i kommersiella rymdfarkoster dag för dag. Det här dokumentet föreslår ett laserkommunikationssystem i närheten av-med en integrerad design av effektiv kommunikation och anti-jitter, som är specifikt inriktat på kommunikation mellan fack i kommersiellt flyg. Det här systemet står inför utmaningar som deformation av optiska element och minskad optisk vägstabilitet under hög-flerfrekventa fler-graders-frihetsgrader och hög-vibrationsförhållanden. Genom att anta unik optisk vägdesign, stor divergensvinkel och adaptiva algoritmer undertrycker den effektivt vibrationspåverkan på det optiska systemet. Experimentella resultat visar att när vibrationsvinkelförskjutningen är inom ±20 grader, den laterala förskjutningen är mindre än 200 mm och den längsgående förskjutningen är mindre än 10 mm, uppfyller kvaliteten på ljuspunkten och kommunikationsprestanda designkraven. Forskningen i den här artikeln ger teoretisk grund och tekniskt stöd för design och implementering av laserkommunikationssystem mellan fack i kommersiellt rymdfart under hög-frekventa fler-graders-frihetskopplade vibrationsmiljöer, och är av stor betydelse för att förbättra kommunikationssäkerheten för rymdfarkoster i extrema miljöer.
Designa ett nära-laserkommunikationssystem som är lämpligt för multi-graders--frihetskopplade vibrationsmiljöer, som syftar till att lösa problemet med otillräcklig stabilitet hos traditionella mekaniska gränssnitt i extrema miljöer. Detta system uppnår kommunikation med hög tillförlitlighet under komplexa förhållanden som starka vibrationer genom innovativ optisk design och materialval. Specifikt lindrar laserkommunikationen mellan fack effektivt inverkan av multi-graders-frihetskopplad vibration på kommunikationskvaliteten genom att öka strålens divergensvinkel. Dessutom introducerar systemet en adaptiv optisk justeringsmekanism som kan-realtid kompensera för optiska vägavvikelser orsakade av vibrationer och temperaturförändringar, vilket ytterligare förbättrar kommunikationsstabiliteten.
När det gäller optisk design optimerar detta papper den optiska vägen för laserkommunikationssystemet baserat på Zemax optiska simuleringsprogram. Genom simuleringsanalys bestäms det optimala stråldivergensvinkelområdet till 0,5 grader till 1,5 grader, vilket säkerställer kommunikationsavstånd samtidigt som påverkan av kopplade vibrationer på den optiska vägen minimeras. Simuleringsresultaten visar att när strålens divergensvinkel är 2,0 grader, kan systemet fortfarande uppfylla kommunikationskraven i en extrem miljö med ett kommunikationsavstånd på 200 mm, och ljuspunktens diameter kontrolleras inom 2 mm, vilket uppfyller fotodetektionskraven för den mottagande änden. Dessutom verifierar simuleringen också variationslagarna för den optiska vägens stabilitet och mottagningseffekt under olika avböjningsvinklar (0 grader till 5 grader) och vertikala förskjutningar (0 mm till 10 mm). Simuleringsresultaten visar att när vinkelförskjutningen är 2 grader är ljuspunktens mittförskjutning mindre än 0,5 mm och mottagningseffekten sjunker endast med cirka 1,2 dB, vilket indikerar att systemet har en stark anti{16}}offsetförmåga.
Experimentell verifiering visar att under extrema förhållanden, när avståndet mellan den mottagande änden och den sändande änden överstiger 200 mm, kan mottagningseffekten fortfarande ligga kvar på -8,88 dBm. Dessutom, när vinkelförskjutningen når 20 grader, även när kommunikationsavståndet överstiger 200 mm, kan mottagningseffekten i den mottagande änden fortfarande hålla -10,61 dBm. Ännu viktigare, när kommunikationsavståndet, avböjningsvinkeln och vertikal offset når sina yttersta positioner, kan mottagningseffekten i den mottagande änden fortfarande förbli över -10,84dBm inom 5 minuter, och uppnå felfri kommunikation, helt uppfylla designkraven. Denna prestanda tillskrivs systemets omfattande optimering av optisk design, materialval och termisk styrteknik.
Sammanfattningsvis, att designa ett nära-laserkommunikationssystem för multi-graders-}frihetskopplade vibrationsmiljöer visar inte bara utmärkt optisk prestanda utan ger också kommunikation med hög tillförlitlighet i extrema miljöer. Denna design ger viktigt tekniskt stöd och referensvärde för laserkommunikationstillämpningar inom flyg-,-djuphavsutforskning och kärnkraftsindustrier i framtiden.