全球通信網絡
今天,連接地球的光纖電纜構成了全球網絡的骨干,如果沒有這些電纜,現代社會幾乎會陷入癱瘓。盡管使用光纖技術取代銅技術打通到最終用戶的最后一公里尚有許多工作要做,但我們見證了數據和電信網絡基礎設施的新競賽。幾家科技巨頭正計劃實施最新一代的大型天基通信網絡。其節點為數千顆將被發射到軌道上的緊湊型衛星。這些衛星使用激光傳輸信息并且相互連接,因此能夠快速高效地將數據從地球上的一點傳輸到另一點。其愿景是為每輛汽車、每個實體基礎設施、每個集裝箱和每臺半掛車,甚至每頭奶牛提供連接性;因此可實現一系列夢幻般的應用。
地球上的無光纖光子網絡
同樣在地球上,最近正借助于“無光纖光子學”啟動一種提供點對點網絡的類似方法。自由空間光通信的原理有點類似于18世紀的光學電報:對信息進行編碼并利用光將其從一個地面位置傳輸到另一個位置。這能夠在兩個位置之間快速實現安全連接,例如在擁擠的城市中從建筑物到建筑物或更大規模網絡的“最后一英里”等。
機電系統有助于實現功能性
除了光電元件和廣泛的通信技術外,機電系統在此類網絡的功能性方面也起著決定性的作用。通過多束激光束傳輸信息需要精密的對準解決方案,以便即使在長距離內也能將光束精密地對準目標、糾正漂移和干擾并在必要時快速重新對準。除了受衛星定位系統的控制外,還需要一個精密的高速轉向系統來補償來自衛星的振動、熱波動以及其他干擾運動。在陸基點對點網絡中,建筑物中的大氣湍流或運動也可能是無差錯信號傳輸的潛在干擾源。因此,能夠快速作出反應的偏擺鏡系統對于自由空間光通信網絡至關重要。
除了高帶寬和足夠大的傾角之外,24/7模式下的免維護功能對于此應用同樣至關重要。高能源效率、低重量和緊湊型設計也是不可或缺的。最后但同樣重要的是需要穩健性,因為系統不僅要承受衛星發射期間的高加速度,而且還要承受苛刻的環境條件,例如整個使用壽命期間的強烈溫度波動或輻射照射。
用于外層空間應用的成熟解決方案
壓電或電磁偏擺鏡(FSM = 快速轉向鏡)可以提供低至納弧度范圍的角分辨率以及高達千赫茲范圍的機械帶寬。反射鏡結構緊湊、快速且準確,因此足以補償這些應用中的常見干擾。盡管壓電陶瓷驅動的FSM可提供更高的分辨率和帶寬,但電磁單元(通常為音圈FSM)可實現更大的位移。為了滿足應用的所有要求,PI提供采用標準化設計和特定于應用的配置的兩種類型的機構。
自20世紀90年代以來,PI的快速偏擺鏡技術已應用于地面項目和太空任務。例如,在美國宇航局與歐空局的合作項目的太陽軌道器中,PI光束穩定系統正在使用中并且正在向太陽發射。PI提供基于壓電或電磁驅動的快速高效設計,并且在快速擴展到大批量生產方面同樣擁有多年的經驗。
PI的解決方案包括多種標準化的偏擺系統以及客戶特定的開發。更多產品將隨即推出。
太陽軌道器中PHI望遠鏡副鏡的偏擺單元僅重255克,直徑為45毫米,高度為44毫米。