全球通信网络

今天,连接地球的光纤电缆构成了全球网络的骨干,如果没有这些电缆,现代社会几乎会陷入瘫痪。尽管使用光纤技术取代铜技术打通到最终用户的最后一公里尚有许多工作要做,但我们见证了数据和电信网络基础设施的新竞赛。几家科技巨头正计划实施最新一代的大型天基通信网络。其节点为数千颗将被发射到轨道上的紧凑型卫星。这些卫星使用激光传输信息并且相互连接,因此能够快速高效地将数据从地球上的一点传输到另一点。其愿景是为每辆汽车、每个实体基础设施、每个集装箱和每台半挂车,甚至每头奶牛提供连接性;因此可实现一系列梦幻般的应用。

地球上的无光纤光子网络

同样在地球上,最近正借助于“无光纤光子学”启动一种提供点对点网络的类似方法。自由空间光通信的原理有点类似于18世纪的光学电报:对信息进行编码并利用光将其从一个地面位置传输到另一个位置。这能够在两个位置之间快速实现安全连接,例如在拥挤的城市中从建筑物到建筑物或更大规模网络的“最后一英里”等。

机电系统有助于实现功能性

除了光电元件和广泛的通信技术外,机电系统在此类网络的功能性方面也起着决定性的作用。通过多束激光束传输信息需要精密的对准解决方案,以便即使在长距离内也能将光束精密地对准目标、纠正漂移和干扰并在必要时快速重新对准。除了受卫星定位系统的控制外,还需要一个精密的高速转向系统来补偿来自卫星的振动、热波动以及其他干扰运动。在陆基点对点网络中,建筑物中的大气湍流或运动也可能是无差错信号传输的潜在干扰源。因此,能够快速作出反应的偏摆镜系统对于自由空间光通信网络至关重要。

除了高带宽和足够大的倾角之外,24/7模式下的免维护功能对于此应用同样至关重要。高能源效率、低重量和紧凑型设计也是不可或缺的。最后但同样重要的是需要稳健性,因为系统不仅要承受卫星发射期间的高加速度,而且还要承受苛刻的环境条件,例如整个使用寿命期间的强烈温度波动或辐射照射。

用于外层空间应用的成熟解决方案

压电或电磁偏摆镜(FSM = 快速转向镜)可以提供低至纳弧度范围的角分辨率以及高达千赫兹范围的机械带宽。反射镜结构紧凑、快速且准确,因此足以补偿这些应用中的常见干扰。尽管压电陶瓷驱动的FSM可提供更高的分辨率和带宽,但电磁单元(通常为音圈FSM)可实现更大的位移。为了满足应用的所有要求,PI提供采用标准化设计和特定于应用的配置的两种类型的机构。

自20世纪90年代以来,PI的快速偏摆镜技术已应用于地面项目和太空任务。例如,在美国宇航局与欧空局的合作项目的太阳轨道器中,PI光束稳定系统正在使用中并且正在向太阳发射。PI提供基于压电或电磁驱动的快速高效设计,并且在快速扩展到大批量生产方面同样拥有多年的经验。

PI的解决方案包括多种标准化的偏摆系统以及客户特定的开发。更多产品将随即推出。

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