国际空间站宇航光纤通信器件发展综述

光纤通信技术在国际空间站(ISS)上首次大规模应用,是光通信技术从地面进入太空应用的一个重要里程碑。回顾了ISS舱内光纤通信所用宇航光缆和光纤连接器的技术发展历程,阐述了ISS对光纤通信技术的特殊需求;介绍了美国航空航天局(NASA)开展的光纤器件空间适应性试验研究情况,NASA和欧洲太空总署(ESA)负责建造舱段的光纤通信系统,以及NASA针对ISS光纤通信器件缺陷问题的质量调查情况和整改过程;结合ISS光纤通信器件质量问题的案例分析,总结了宇航光缆和光纤连接器在制造、工艺、材料、环境、检测和管理方面存在的问题和经验教训。最后,对宇航光纤通信器件的研发方向进行了展望。

基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法

针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明:该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。

欢迎投稿《光通信技术》简介

《光通信技术》创刊于1977年(创刊名《激光通讯》,1985年改名《光通信技术》),是由中国电子科技集团公司主管、中国电子科技集团公司第三十四研究所主办的学术科技期刊。创刊至今已45年,《光通信技术》期刊见证了世界光通信技术从无到有、从起步到兴盛的整个历程,光通信领域出现的所有新技术(包括PDH、SDH、DWDM、MSTP、EDFA、ATM、APON、EPON、GPON、xPON、PTN、OADM/ROADM、OTN、SDN、SDON、光纤光缆、空间光通信、可见光通信、光网络、光器件、光传感、光交换和量子通信等)均在本刊大幅报道过。

欢迎投稿 《光通信技术》简介

《光通信技术》创刊于1977年(创刊名《激光通讯》,1985年改名《光通信技术》),是由中国电子科技集团公司主管、中国电子科技集团公司第三完通信技术十四研究所主办的学术科技期刊。创刊至今已45年,《光通信技术》期刊见证了世界光通信技术从无到有、从起步到兴盛的整个历程,光通信领域出现的所有新技术(包括PDH、SDH、DWDM、MSTP、EDFA、ATM、APON、EPON、GPON、xPON、PTN、OADM/ROADM、OTN、SDN、SDON、光纤光缆、空间光通信、可见光通信、光网络、光器件、光传感、光交换和量子通信等)均在本刊大幅报道过。

欢迎投稿《光通信技术》简介

《光通信技术》创刊于1977年(创刊名《激光通讯》,1985年改名《光通信技术》),是由中国电子科技集团公司主管、中国电子科技集团公司第三十四研究所主办的学术科技期刊。创刊至今已45年,《光通信技术》期刊见证了世界光通信技术从无到有、从起步到兴盛的整个历程。

基于多源信息融合的RBF神经网络室内可见光定位算法

针对基于接收信号强度(RSS)的定位技术易受环境干扰而导致定位精度不高和稳定性较差的问题,提出了一种基于多源信息融合的径向基函数(RBF)神经网络室内可见光定位算法。通过将图像的颜色矩特征与RSS矩特征融合,构建指纹库,并采用RBF神经网络进行预测,实现了图像与RSS之间的优势互补,最后对定位算法进行了验证。实验结果表明,经过优化的多源信息融合定位算法较单一RSS定位算法的定位精度提高了9.4%。

光纤激光传感器结构发展综述

光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。首先介绍了光纤激光传感技术的原理,然后分析了基于单一结构和双结构的10种光纤激光传感器的原理和特性,并对比了2种传感结构的应用情况和温度灵敏度,最后从解调方式、多参量测量以及提升检测范围等3个方面对光纤激光传感技术进行了总结和展望。

无源多通道星载光纤滑环可靠性设计与试验

目前关于光纤滑环(FORJ)在空间应用领域的文献较少,设计了一种无源多通道星载FORJ,首先分析了该设备在空间环境中运行时可能面临的问题及挑战,然后基于成熟的技术方案进行了针对性的可靠性设计,最后对设计的星载FORJ进行了试验验证。试验结果表明,所提的无源多通道星载FORJ达到了空间应用要求。

无线光通信中雨滴末速度对散射光频谱的影响研究

为了探究大气扰动对无线光通信(WOC)系统性能的影响,采用了Mie散射模型深入分析了雨中散射光的衰减情况。求解了雨滴末速度起伏的相关函数,随后应用维纳-辛钦定理计算出散射光的功率谱,并创造性地提出了将Marshall-Palmer分布与多种雨滴末速度模型相结合的方法,以此揭示雨滴末速度对散射光频谱的具体影响。仿真结果表明:在相同的雨滴末速度分布条件下,随着降雨率的增加,4种雨滴末速度模型的散射光频谱的衰减也随之增大,但频谱的形状基本保持不变;532 nm波长的信号光衰减约比1550 nm波长的信号光大1 dB。

基于并联游标效应的MZ光纤应变传感器增敏解调系统

为了进一步提高马赫-曾德尔(MZ)光纤应变传感器的灵敏度,设计了一种基于并联游标效应的MZ光纤应变传感器增敏解调系统。该系统由传感干涉仪和参考干涉仪并联组成,2个干涉仪都是单模-无芯-少模-单模(SNFS)结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。通过提取2个SNFS-MZI传输信号的差频成分并跟踪其波谷的移动,提高系统应变灵敏度。此外,通过单独提取参考干涉仪的干涉谱,从而消减应变测量时的温度串扰。实验结果表明:该系统的应变灵敏度为7.39 pm/με,约为单个传感干涉仪的应变灵敏度5倍;通过调节参考干涉仪和传感干涉仪的传感臂长,可以灵活调节MZ光纤应变传感器增敏解调系统的灵敏度性能。

面向FTTR的低成本半双工模式收发机方案及关键技术

为了降低光纤到房间系统中光网络单元的数量和成本,提出了半双工模式收发机方案。该方案通过模式切换开关连通不同电路组件,实现通信系统的收发功能。同时,将该收发机与Wi Fi无线收发系统配合使用,形成了“光纤-无线”半双工收发系统架构,实现光信号和射频信号在光纤到房间系统中的传输。测试结果表明,设计的模式切换开关与收发机协同工作顺畅,在数据传输速率为5 Gb/s时,接收端信号眼图清晰,验证了半双工模式收发机方案的可行性。

一种面向结构沉降的改进型FBG传感器

为了提高光纤布喇格光栅(FBG)型沉降传感器的灵敏度,降低在沉降过程中由于倾斜与温漂所造成的测量偏差,设计了一种面向结构沉降的改进型FBG传感器。该传感器将传统悬臂结构改为直拉结构,减少因沉降倾斜导致的测量误差;通过精确计算2组FBG的波长偏移量的比值,实现对沉降量的准确测量。测试结果表明:该传感器的应变响应量为5.2×10^(-5)ε/N,在0~50 mm内波长偏移量与沉降量成线性关系,其偏差均值优于0.69 mm,灵敏度均值为107.45 pm/mm;测试结果波动均低于1.0%,明显优于传统FBG传感器结构,验证了其具有更好的抗干扰能力。

异常涡旋光束在吸收性海洋湍流中的传输特性研究

为了分析海水的吸收和湍流特性对涡旋光束传输性能影响,在同时考虑海水的吸收效应和湍流效应的基础上,推导出了异常涡旋光束的轨道角动量(OAM)模式探测概率的解析表达式,并详细讨论了吸收性湍流海水对异常涡旋光束的螺旋相位谱、探测概率以及串扰概率的影响。仿真结果表明:海水的吸收效应不可忽略,它会导致探测概率下降;吸收性海洋湍流会导致螺旋相位谱扩展,并且随着OAM模式数的增加,螺旋相位谱的扩展程度变大;随着海洋湍流的温度方差耗散率、温度与盐度贡献比的减小,以及湍流动能耗散率的增大,OAM模式的探测概率增大,串扰概率减小。

基于DPPM的激光雷达通信测距一体化方案

针对激光雷达系统建设成本高和测量精度低的问题,提出了一种基于差分脉冲位置调制(DPPM)的激光雷达通信测距一体化方案。该方案通过使用DPPM的不同脉冲时隙位置来表示通信和测距帧信息。接收机可以根据脉冲时隙位置解调出通信信号,并通过飞行时间测距模块实现测距功能。此外,为了应对回波信号的低信噪比(SNR)问题,使用脉冲累加算法对回波信号进行组帧处理以提高回波信号的SNR。最终,通过现场可编程门阵列(FPGA)搭建了该通信测距一体化系统并进行了测试。实验结果表明:该系统不仅能在300 cm的范围内实现平均测距误差为±2.04 cm的测距功能,而且还能同时达到5 Mb/s的通信速率。

可见光色分复用通信系统研究与实验

针对单色光通信不便用于照明、普通白光通信频谱利用率较低的问题,设计了一个可见光色分复用通信系统。该系统在保持发光二极管(LED)正常照明功能的同时,还具备信息传递功能。在发送端,采用3种具有固定波长的LED进行调制;在接收端,使用与发送端波长相匹配的窄带滤光镜来分离各个信道的光信号。分离后的光信号经由单片光电二极管转换成电信号,这些电信号再经过与预设阈值的比较后,被微控制器接收并解码。测试结果表明:接收端的窄带滤光镜能有效区分来自3个特定波长LED的广播信号;当发送速率低于50 kHz时,眼图效果良好,能够实现稳定的通信;但当发送速率提升至50 kHz以上时,图像会出现错误色块和偏移失真。

基于开放海缆通信系统的海缆登陆站优化研究

国际互联网带宽的快速增长推动了海底光缆及海缆登陆站的加速建设需求。分析了我国内地海缆登陆站的当前布局及其在未来需求的不足,并结合开放海缆通信系统的发展趋势,研究了将海缆传输终端设备从传统的海缆登陆站转移到核心机房的技术和经济可行性。最后,在此基础上提出了海缆登陆站优化部署的建议。

高重复频率被动谐波锁模光纤激光器研究进展

被动谐波锁模(HML)技术作为一种快速提高光纤激光器输出脉冲重复频率的有效方法,显著提升了光纤激光器的输出脉冲重复频率。该技术通过在激光器内部集成参数可调的可饱和吸收体,实现了高阶谐波输出,从而大幅提高了脉冲重复频率。综述了目前被动HML光纤激光器中常用的几类可饱和吸收体,详细阐述了它们的技术原理及优势,并分析了国内外该领域的最新技术进展。最后,指出了被动谐波锁模光纤激光器的未来发展趋势。

光功率与通信质量优化的室内可见光LED布局研究

针对室内可见光灯源布局功率分布不平坦及通信质量差的问题,提出了一种对称米字型灯源布局方案。该方案通过构建与接收功率相关的目标函数,并融合Logistic混沌、反向策略、非线性函数以及自适应机制,在考虑一次反射的条件下,采用基于混沌逆初始化自适应权重哈里斯鹰优化算法(简称LRNA-HHO算法),实现了发光二极管(LED)位置及功率参数的最优设计。仿真结果表明:在5 m×5 m×3 m房间区域内,采用LRNA-HHO算法设计的灯源布局在功率分布上更均匀,接收功率方差为0.018 dBm,光照度均匀度达到0.925;信噪比范围为23.62~23.91 dB,通信质量得到明显改善。

一种可见光网络的入网与网络维护设计

为了简单有效地提升室内可见光网络有限带宽资源分配性能,设计了一种基于时分多址(TDMA)机制的入网与网络维护方法,详细描述了用户竞争入网流程和网络维护机制。通过设计具体的帧结构,分析了用户入网概率。实验结果表明:提入网与网络维护方法能够支持多个移动用户的灵活接入和资源动态分配,5个终端全部接入所需的总时间仅为25 ms,该方法工程实现简单,能有效提升资源利用率。

弹性光前传中的功能分割选择与资源分配优化

为了显著提升弹性光前传(EOF)网络的能效,提出了一种EOF中的功能分割选择与资源分配优化方案。该方案通过引入改进的Lyapunov漂移技术,解决了功能分割与资源分配中复杂的时间平均随机优化难题,实现了网络资源的动态高效调配。此外,还深入探讨了天线端口数量扩增与光纤频谱粒度细化对方案性能产生的积极效应。仿真结果表明:相较于传统的基于光前传的云无线接入网(C-RAN),该方案不仅大幅降低了平均功耗,降幅高达70%,而且确保了前传延迟维持在250μs以下,展现了卓越的性能优势。