ОГРАНИЧЕНИЯ В ПРИМЕНЕНИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ

Целью работы являлся комплексный анализ влияния на эффективность дистанционной передачи энергии лазерного излучения по оптическому волокну следующих факторов: тип и материал волокна, длина волны излучения, протяженность трассы, поглощение и плотность энергии в волокне, КПД фотоэлектрического преобразователя. Расчетный анализ прохождения излучения по волокну проводился на основе экспоненциального закона Бугера. При  выполнении  расчетов  использовались  параметры  коммерчески  доступных  оптических  волокон,  лазерных источников и фотоприемников. Выполненный анализ показал, что на дистанциях передачи энергии до 1000 метров  эффективность  передачи  энергии  в  основном  определяется  КПД  фотоэлектрического  преобразователя; на дистанциях больше 1000 метров –  уровнем поглощения энергии излучения в волокне, который, в свою очередь, определяется типом и материалом волокна и длиной волны излучения. При передаче мощности излучения более 2 Вт необходимо учитывать порог лучевой стойкости волокна и в соответствии с этим использовать либо набор одномодовых кварцевых волокон, либо одиночное многомодовое волокно. Минимальное поглощение излучения  обеспечивают  одномодовые  кварцевые  волокна,  используемые  в  телекоммуникационных  системах, на длине волны излучения 1550 нм. При этом наибольшие КПД фотоэлектрического преобразования достигаются в диапазоне 700–850 нм и в видимой области спектра, что ограничивает эффективность волоконно-оптических линий передачи энергии. Также в работе рассмотрена практическая реализация оптоволоконной системы для передачи лазерной энергии к исполнительным устройствам трансформируемой спутниковой антенны.

1. Терехов А. Н. T-COMM. Телекоммуникации и транспорт. 2014. Т. 8. № 12. С. 98–101.

2. Werthen J. G. Powering next generation networks by laser light over fiber in Proc. Optical Fiber Communication Conference. National Fiber Optic Engineers Conference, OFC/NFOEC2008, San Diego, CA, USA, 2008, pp. 24–28.

3. Henning H. Power by light: Optical power transmission replaces copper wiring. InConf. EuropeanEnergyInnovation, 2014, pp. 66–67.

4. Организация энергоинформационного обмена между устройствами управления формой трансформируемой антенны с применением волоконно-оптических технологий / С. А. Матвеев, С. Ю. Страхов, Д. А. Хромихин, А. А. Ким, К. В. Дукельский // Оптический журнал. 2016. Т. 83. Вып. 11. С. 73–78.

5. Бей Н. А., Зимин В. Н. Трансформируемые антенны больших размеров для геостационарных космических аппаратов // Антенны. 2005. Вып. 10 (101). С. 24–27.

6. Ohnuki S., Kuwahara K., Morita K., Koyano Y. Further attenuation improvement of a pure silica core fiber with large effective area. In SubOptic conference, SubOptic 2010 conference & convention, The 7th International Conference & Convention on Undersea Telecommunications, 11–14 may 2010.