Dengan pesatnya perkembangan teknologi dirgantara komersial, permintaan akan sistem komunikasi antar kompartemen di pesawat ruang angkasa komersial semakin meningkat dari hari ke hari. Makalah ini mengusulkan sistem komunikasi laser jarak dekat dengan desain terintegrasi komunikasi yang efisien dan anti-jitter, yang secara khusus ditujukan untuk komunikasi antar kompartemen di ruang angkasa komersial. Sistem ini menghadapi tantangan seperti deformasi elemen optik dan penurunan stabilitas jalur optik dalam kondisi-frekuensi multi-derajat--kebebasan-frekuensi tinggi. Dengan mengadopsi desain jalur optik yang unik, sudut divergensi yang besar, dan algoritma adaptif, ini secara efektif menekan dampak getaran pada sistem optik. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa ketika offset sudut getaran berada dalam ±20 derajat, perpindahan lateral kurang dari 200mm, dan perpindahan memanjang kurang dari 10mm, kualitas titik cahaya dan kinerja komunikasi semuanya memenuhi persyaratan desain. Penelitian dalam makalah ini memberikan landasan teoritis dan dukungan teknis untuk desain dan implementasi sistem komunikasi laser antar kompartemen di ruang angkasa komersial dalam lingkungan getaran yang digabungkan dengan frekuensi multi-derajat-kebebasan-frekuensi tinggi, dan sangat penting untuk meningkatkan keandalan komunikasi pesawat ruang angkasa di lingkungan ekstrem.
Rancang sistem komunikasi laser jarak dekat-yang cocok untuk lingkungan getaran gabungan multi-derajat-kebebasan, yang bertujuan untuk memecahkan masalah kurangnya stabilitas antarmuka mekanis tradisional di lingkungan ekstrem. Sistem ini mencapai komunikasi dengan keandalan tinggi dalam kondisi kompleks seperti getaran kuat melalui desain optik inovatif dan pemilihan material. Secara khusus, komunikasi laser antar kompartemen secara efektif mengurangi dampak getaran gabungan multi-derajat-kebebasan-pada kualitas komunikasi dengan meningkatkan sudut divergensi sinar. Selain itu, sistem ini memperkenalkan mekanisme penyesuaian optik adaptif yang dapat mengkompensasi penyimpangan jalur optik secara real-time yang disebabkan oleh getaran dan perubahan suhu, sehingga semakin meningkatkan stabilitas komunikasi.
Dalam hal desain optik, makalah ini mengoptimalkan jalur optik sistem komunikasi laser berdasarkan perangkat lunak simulasi optik Zemax. Melalui analisis simulasi, rentang sudut divergensi sinar optimal ditentukan sebesar 0,5 derajat hingga 1,5 derajat, memastikan jarak komunikasi sekaligus meminimalkan dampak getaran berpasangan pada jalur optik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketika sudut divergensi sinar 2,0 derajat, sistem masih dapat memenuhi persyaratan komunikasi di lingkungan ekstrem dengan jarak komunikasi 200 mm, dan diameter titik cahaya dikontrol dalam 2 mm, sehingga memenuhi persyaratan fotodeteksi pada ujung penerima. Selain itu, simulasi juga memverifikasi hukum variasi stabilitas jalur optik dan menerima daya pada sudut defleksi yang berbeda (0 derajat hingga 5 derajat) dan offset vertikal (0mm hingga 10mm). Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketika offset sudut adalah 2 derajat , offset tengah titik cahaya kurang dari 0,5 mm, dan daya penerima hanya turun sekitar 1,2dB, yang menunjukkan bahwa sistem memiliki kemampuan anti-offset yang kuat.
Verifikasi eksperimental menunjukkan bahwa dalam kondisi ekstrim, ketika jarak antara ujung penerima dan ujung transmisi melebihi 200mm, daya penerima masih tetap pada -8.88dBm. Selain itu, ketika sudut offset mencapai 20 derajat, bahkan ketika jarak komunikasi melebihi 200mm, daya penerima di pihak penerima masih dapat mempertahankan -10,61dBm. Lebih penting lagi, ketika jarak komunikasi, sudut defleksi, dan offset vertikal mencapai posisi ekstremnya, daya penerima di ujung penerima masih dapat tetap di atas -10,84dBm dalam waktu 5 menit, dan mencapai komunikasi bebas kesalahan, sepenuhnya memenuhi persyaratan desain. Performa ini berkat optimalisasi komprehensif dalam desain optik, pemilihan material, dan teknologi kontrol termal sistem.
Kesimpulannya, merancang sistem komunikasi laser jarak dekat untuk lingkungan getaran yang digabungkan dengan kebebasan multi-derajat-tidak hanya menunjukkan kinerja optik yang sangat baik tetapi juga mencapai komunikasi dengan keandalan tinggi di lingkungan ekstrem. Desain ini memberikan dukungan teknis penting dan nilai referensi untuk aplikasi komunikasi laser di ruang angkasa, eksplorasi laut dalam, dan industri nuklir di masa depan.