Vibrational and angular stability of optical systems for space applications

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο



Δονητική και γωνιακή ευστάθεια οπτικών συστημάτων για διαστημικές εφαρμογές
Vibrational and angular stability of optical systems for space applications

Δρουγκάκης, Ιωάννης

Wolf Von Klitzing
Παπάζογλου, Δημήτριος

Η σταθερότητα των οπτικών συστημάτων είναι υψίστης σημασίας για τις σχετικές διαστημικές αποστολές , μιας και οι διακυμάνσεις στην θερμοκρασία και οι δονήσεις που προκαλούνται κατά τη διάρκεια της πτήσης, μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση τους. Οι τεχνικές προδιαγραφές σχετικά με την ακρίβεια της τοποθέτησης των υποσυστημάτων, τον οπτικό δρόμο και την ευθυγράμμιση την δέσμης είναι στα όρια των σύγχρονων τεχνολογιών τοποθέτησης και κατασκευής οπτικών. Ένας μεγάλος αριθμός διαστημικών αποστολών που είναι ήδη σε εξέλιξη ή έχουν προταθεί, όπως το STE-QUEST , χρησιμοποιούν διατάξεις στις οποίες δέσμες λέιζερ μεταδίδονται από οπτική ίνα σε οπτική ίνα με ελεύθερη διάδοση. Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εστιάσαμε στην ανάλυση και βελτιστοποίηση ενός τυπικού συστήματος οπτικής σύνδεσης ίνας – ελεύθερης διάδοσης - ίνας. Τα υποσυστήματα του πομπού και του δέκτη αποτελούνταν από μια οπτική ίνα συνδεδεμένη με ένα οπτικό ζεύκτη ινών. Ακολουθώντας μια αναλυτική προσέγγιση σε ένα απλοποιημένο οπτικό σύστημα αναπτύξαμε αναλυτικές σχέσεις για την διαπερατότητα ισχύος ως συνάρτηση όλων των οπτο-μηχανικών παραμέτρων και των πιθανών απευθυγραμμίσεων των οπτικών στοιχείων. Αυτό μας επέτρεψε να βελτιστοποιήσουμε τα οπτικά του πομπού και του δέκτη έτσι ώστε το συνολικό οπτικό σύστημα να είναι λιγότερο ευαίσθητο σε απευθυγραμμίσεις. Στην συνέχεια η οπτική συμπεριφορά του βελτιστοποιημένου οπτικού συστήματος, αποτελούμενο από εμπορικά διαθέσιμα οπτικά, εξετάστηκε αριθμητικά χρησιμοποιώντας κατάλληλο λογισμικό ανάλυσης διάδοσης ακτινών. Με αυτό τον τρόπο μετρήθηκε αριθμητικά η ευαισθησία στις απευθυγραμμίσεις. Τα αποτελέσματα βρέθηκαν σε απόλυτη συμφωνία με τις αναλυτικές σχέσεις. Η παραπάνω εργασία αποτελεί μέρος του ερευνητικού προγράμματος “Optical Breadboard Technologies for Complex Space Missions” που χρηματοδοτήθηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (Ι.Τ.Ε) (EL)
Stability of optical systems is a critical issue for optical space applications since long and short term fluctuations in temperature and flight induced vibrations can dramatically affect their performance. The technical requirements in respect to the angular positioning, optical path length, positional and beam alignment are at the limits of current mounting and optical component fabrication technology. A number of ongoing and proposed space missions, such as STE-QUEST, use fiber-free space-fiber schemes in order to manipulate laser beams. In this thesis we have focused on the analysis and the optimization of the performance of a typical a fiber-free space-fiber optical communication link. The receiver and transmitter subsystems were composed by a fiber connected to a fiber coupler. Using a rigorous approach on a simplified optical system we have deduced analytical formulas for the power coupling as a function of all system parameters and possible misalignments of the optical components. This allowed us to optimize the transmitter/receiver optics so that the optical system is less sensitive to misalignments. The optimized system, composed by commercial optical components, was numerically tested using a commercial ray tracing analysis software. The sensitivity to misalignments was thus numerically estimated. The results were in excellent agreement with our analytical formulation. This thesis is a part of the “Optical Breadboard Technologies for Complex Space Missions” project financed by the European Space Agency (ESA) and took place in IESL-FORTH facilities. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Οπτικές ίνες
Fiber optics

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Αγγλική γλώσσα

2016 -03-24


Σχολή/Τμήμα--Ιατρική Σχολή--Τμήμα Ιατρικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.