Unikátní přenosový systém pro extrémní prostředí

Se specialisty z firmy Foton, zabývající se výrobou speciálních vědeckých přístrojů, vyvinuli prototyp unikátního systému, který dokáže spolehlivě opticky přenášet data i v podmínkách silného rušení.
Systém s řídicími, měřícími, komunikačními a napájecími linkami na principu výlučně optického přenosu signálů i energie využili pro řídicí a diagnostickou jednotku pulzního výkonového laseru. Jejich řešení však nabízí obecně uplatnění i pro řadu dalších aplikací. „Podle dostupných informací takový systém zatím nikdo na světě nenabízí. Přenos energie optickými vlákny je vysoce aktuální téma. I když jednotlivé instalace zřejmě bude nutné přizpůsobit požadavkům zákazníka, části vyvinutého zařízení lze využít i v samostatných aplikacích,“ uvedl Pavel Peterka z ÚFP AV ČR.
Obecně se projekt zabývá problematikou vzájemného propojení jednotlivých komponentů složitého elektronického systému napájecími, řídicími, měřicími a komunikačními linkami v extrémním prostředí. „Konkrétně řeší zajištění provozu výkonového pulzního laserového systému spočívajícího ve spolehlivém propojení centrální řídicí jednotky s výkonovými zařízeními laseru a jeho diagnostikou. Řešení bylo navrženo pro pulzní laser, ale zvládá obousměrný přenos analogových i digitálních signálů včetně obrazové informace i v jiných extrémních prostředích s vysokým napětím, proměnným magnetickým polem a silným elektromagnetickým rušením,“ uvedl Jaroslav Moravec z firmy Foton.
V projektu bylo podle něj nutné vyřešit výběr vhodných optických vláken a kabelů jak pro přenos dat a signálů, tak i pro přenos optického výkonu. Pro optický výkonový přenos, který využívá polovodičové lasery, byly nově použity vysoce účinné optické vysílače a přijímače. Pro spolehlivé a účinné navázání výkonu konstruktéři využili inovované výkonové lasery s již přímo navázaným optickým vláknem a vyvinuli speciální miniaturní optický systém pro konvertor. Účinnost převodu optického výkonu na elektrický přesahuje 40 %, což je hodnota, která v oblasti solární konverze není v současnosti dosažitelná.
Projekt neřeší jen přenos diagnostických dat a řídicích signálů, ale i napájení periferních zařízení přes výlučně optické linky, čímž jsou tato zařízení spolehlivě oddělena od běžné elektrické napájecí sítě. Centrální jednotka převádí vstupní elektrický výkon na optické záření, a to je přeneseno výkonovými optickými vlákny ke vzdáleným zařízením. Tam se převádí optický výkon zpět na elektrický, který umožňuje standardní napájení periferních elektrických obvodů. Využití optického přenosu potlačí vliv rušení, což podstatně zvýší bezpečnost a spolehlivost celého systému a zjednoduší tak provoz v extrémním prostředí.
„V provozech a laboratořích, která využívají výkonové laserové systémy, zařízení pro magnetické udržení vysokoteplotního plazmatu nebo třeba megavoltové generátory využívané mimo jiné pro výrobu nanovláken, se musí zpracovávat a přenášet signály a oddělit je od rušení. Význam takových laboratoří neklesá a jejich využití se dotýká celé řady oborů, jako je astrofyzika, biologie, lékařství nebo materiálový výzkum a nanotechnologie. Proto jsme podpořili tento projekt 3,9 mil. Kč v rámci programu ALFA, který je zaměřený na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje,“ vysvětlil Petr Očko, předseda Technologické agentury ČR.