Да приемем, че източникът на лъчение е дифузно и има като LED излъчващ поле. Интензитетът на излъчване се счита за постоянна за всички светлина, насочен обектив на предавателя. Обективът е с ефективна дължина на фокуса и блендата. Оптичният приемника се намира на разстояние. Неговото ефективно бленда е равен и се смята, че целият инцидент на светлината се фокусира върху активната област на фотодетектора. За да се увеличи силата на получаване на изображението на радиационен източник, трябва да се формира в равнината на приемния отвор. Използвайки елементарна теория на тънък обектив, е възможно да се намери разстоянието от източника на радиация до центъра на уравнението на предавателя обектив:
а площта му образ определя по формулата:
Силата на радиация, събрани от обектива на предавателя:
Ако приемем, че образът на източника запълва отвора. част от властта. който достига фотодетектора, е просто равни. така че силата на получаване:
при което - яркостта на енергия. Следователно е ясно, че се изисква източник на излъчване, с висока мощност и яркост бленда с по-голяма площ. Да разгледаме като пример система, в която един LED с яркост като площ отвор (диаметър 35 mm). На разстояние от 1 km мощност инцидент на приемника. Въпреки, че тези изчисления са направени за една система за перфектен обектив, основните заключения се прилагат и в случаите, когато огледало или catadioptric използва (смесена и огледален обектив) система за събиране и collimate радиация. Във всеки случай, в резултат на отклонения от изображението, образувани в реална оптична система, тя е несъвършена.
Фигура 4.8. Радиалната разпределението на плътност на мощността
Ако захранването е твърде малка, размерът му не може да бъде определена от формула (4.15), както и да бъде намерено на базата на разлагане на светлината в обектива на бленда предавател. Добре известно е, че дифракционната решетка произведен от равномерно осветени кръгъл отвор. Той се състои от няколко концентрични пръстени. Радиалната промяна на плътността на енергия под формата, показана на фигура 4.8.
Може да се каже, че размера на изображението е ограничен дифракция, когато радиусът на първия минимум на интензитета или първия тъмно пръстен на дифракционната решетка става сравнима по размер на диаметъра на добре фокусирано изображение, т.е. когато връзката
при което - диаметърът източник. От това следва,
Светлината от лазерния източник, като по природа силно насочен и съгласувана, обикновено дава дифракционна ограничена изображение на източника. Във всеки случай, интензивността на излъчване в центъра на модела на дифракция се определя с израза. където - общата мощност на излъчване. В случай на източник точка се определя с помощта на (4.16), а в други случаи като областта на диафрагмата. Общо излъчвана мощност, събрани от една малка приемна на отвора. разположен в центъра на модела на дифракция обикновено се определя по формулата
и в случай на точков източник на интензитета на излъчване
Трябва да се разбира, че горните формули дават завишени стойности на мощността и на практика ще бъдат допълнителни загуби в оптичната система, в резултат на аберации.
Разглеждане на условията, при които оптична комуникационна система с помощта на описания по-горе светодиод (), може да бъде дифракция-ограничен. Да приемем, че фокусното разстояние на обектива на предавателя. В този случай, че връзката дифракция ще определи отклонението на лъча, само когато диаметърът източник. По този начин, в края на излъчване на LED гарантира, че състоянието на дифракция ограничена система, и на излъчващата повърхност - не.
лъч разширител може да се използва за намаляване на дифракция отклонение на източника на лазерно лъчение (фигура 4.9).
Fig.4.9. Разширител на лъча, които се използват за намаляване на неговото различие, причинени от дифракция
В резултат на отвора в който настъпва дифракция, се увеличава. Например, да предположим, че силата на емисиите на 10mW полупроводников лазер е насочен и запълва лъч с диаметър разширител леща от 10 мм. След това, като, както и преди, и ние откриваме, че силата на разстоянието
Ако отклонението на гредата да е толкова малка, че да не надвишава 0,1mrad, необходимият посочи точността ще се налагат строги изисквания към системата за управление на светлини и механичната стабилност на всеки преносим предавател.
Изрази (4.20) и (4.21) са валидни за равномерно осветяване на отвора за предаване. Друг случай, в който ние можем лесно да се изчисли силата, причинени от разпространение дифракция в далечната зона, възниква, когато плътността на мощността в близко поле отнема Гаусово разпределение, както е показано на /фиг.4.10/. На практика, това е важно, тъй като според теорията на основния режим напречната лазер цилиндрична резонатор осигурява точно такова разпределяне на изходна мощност, и това всъщност е наблюдавано.
Тази система е най-добре с помощта на цилиндричен координира с произхода в центъра на отвора на инцидент. Предполагаме, радиален sissetriyu и по този начин се игнорира по азимут координира. Нека разпределението на плътност на мощността в близко поле на отвора на предаващия е:
След това в равнина (при условие, че) разпределението на плътност на мощността
Ако приемането на блендата е толкова малък (че по време на експоненциалния план е приблизително равна на един, а след това мощността на приетия
Лесно е да се покаже, че общата мощност на излъчване
Кой е идентичен с израза (4.20), ако вземем предвид като ефективната площ на отвора на предаващия.
Посока характеристика на антенни системи е описан, както следва. Ако не използвате голяма бленда на предавателя. източник на енергия ще бъде излъчен по еднакъв начин във всички посоки. На разстояние, че ще бъдат разпределени на площада. Основната приемника с последователни, абсолютно никакъв насочена антена осигурява получи радиация зона за ефективна апертура е равно. Тогава основната загуба предаване, и са част от изотропно излъчена мощност, която може да бъде приета от основния приемник. загуба обикновено се изразява в децибели. Ако концентрацията на предадена светлина насочена антена масив с голям отвор, интензитетът на дифракционни ограничени максимално лъч нараства във времето. Количество, известен като "печалба" на антената на приемника. Тези отношения разкриват съществуването на принципа на обратимостта между антените на приемника и предавателя, че разумен когато става въпрос за радиочестотите. Въпреки това, те не съществуват на практика в оптичния диапазон. Като цяло загуба предаване
Или като се вземат предвид (4.20)
Ако. , и. Основната загуба предаване суми. Предавател коефициент антена печалба. антената усилването на приемника. който дава общата загуба предаване [13].
Свързани статии