В.А. Коноваленко
Модуляция отражённого
сигнала
Зондирование пространства внутри Солнечной системы – наиболее перспективный
способ её изучения. Причём зонды летят всё дальше, следовательно, всё более
существенной становится задача передачи полученной зондом информации в
условиях жёсткого ограничения энергетических ресурсов. Конструкторы
зондов решают эту задачу, оптимизируя диаграмму направленности сигнала
и его ориентацию в пространстве. Понятно, что чем уже луч, тем меньше энергии
потратит зонд, но тем жёстче требования к его ориентации, к тому же, чем
дальше зонд улетит, тем сложнее попасть узким лучом в Землю. Обе этих проблемы
можно решить иначе – с помощью уголкового отражателя. В этом случае и источник
энергии находится вне зонда (на Земле), и луч ориентируется самой антенной.
Попадание отражённого луча в точку отправления запроса обеспечивают законы
отражения, остаётся только промодулировать луч в процессе его отражения.
Один из способов модуляции был предложен мною в 2002 году в «Виртуальном
мире» № 2 в статье «Пространственная модуляция
радиосигнала». Однако, частота такой модуляции не может быть высокой (до
нескольких килогерц) из-за инертности отражающих плоскостей, то есть мала
информационная плотность сигнала. Существенно повысить частоту модуляции
(и информационную плотность) можно, перейдя в оптический диапазон и перекрыв
секторы уголкового отражателя затворами – «ячейками Поккельса» так, как
показано на рисунке.
Схема установки ячейки Поккельса
на уголковом отражателе
Ячейка Поккельса может прерывать световой луч с частотой 10 ГГц, и с этой
частотой аппаратура зонда сможет модулировать отражение лазерного луча
с Земли, то есть передавать накопленную информацию в двоичном коде. Восемь
таких секторов перекрывают полный телесный угол и зонд с такой антенной
всегда будет отправлять отражённый луч к месту запроса, затрачивая энергию
только на работу затвора.
Работа ячейки Поккельса
на уголковом отражателе
Справка. Эффект
Поккельса (электрооптический эффект Поккельса) – явление возникновения
двойного лучепреломления в оптических средах при наложении постоянного
или переменного электрического поля. Он отличается от эффекта Керра тем,
что линеен по полю, в то время как эффект Керра квадратичен. Эффект назван
в честь Ф. Поккельса, изучившего это явление в 1893 году. Эффект хорошо
заметен в кристаллах ниобата лития или арсенида галлия. Эффект Поккельса,
как и эффект Керра, практически безынерционен (быстродействие порядка 10-10
с). Благодаря этому он находит активное применение в создании оптических
модуляторов. Соответствующий элемент называется ячейкой Поккельса и представляет
собой кристалл, помещённый между двумя скрещёнными николями. Николи не
пропускают свет в отсутствие электрического поля, а при наложении поля
пропускание появляется. Внешнее поле может быть перпендикулярно (поперечный
модулятор) или параллельно (продольный модулятор) распространению света.
В
оглавление