光储备池通感一体通信噪声抑制方案(封面文章·特邀)

通感一体技术可利用已大范围铺设的光纤网实现智能传感,具备智能识别、信息融合优势。在同波长通感共传信道中,通感信号串扰及光纤传输噪声严重影响通信信号质量,需提升发射功率来保证低误码率,但增大了非线性噪声和功耗。提出了基于光储备池计算神经网络的通感共传信道通信失真均衡方法,搭建了信道均衡仿真系统,实现了低发射功率下前向通信信号噪声均衡。周期线性调频光和56 Gb/s四电平脉冲幅度调制信号分别用于分布式瑞利散射传感和数据通信。仿真结果表明,在5~14 dBm入纤功率时,与未均衡信号相比该方法可提供高于3个数量级以上的误码率优化。此方法在短距离模块间15~24 km光纤传输和0.5~2.0 GHz带宽线性调频感测脉冲下均实现了2个数量级以上的误码率下降。依托光储备池计算芯片的低能耗和低延时优势,该方法可为进一步提升通感一体系统中噪声抑制能力提供理论支撑。

基于集成光子储备池的时间序列任务预测 (特邀)

光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复杂的模拟数值预测任务,传统方法下的单个集成光子储备池因物理节点数量有限,导致计算性能不足。为解决这一问题,提出了一种32节点梅花形光子储备池芯片,外围节点作为输入输出节点,各输入节点通过强度调制引入非线性效应,接收不同的调制信号,各输出节点基于历史数据,采用向量自回归算法进行训练,从而实现更高效且精确的时间序列预测任务。研究结果表明:通过优化输入策略、芯片设计和训练算法,32节点集成光子储备池相较于传统延时型光子储备池,在预测任务中的RMSE和NMSE指标分别提升了两个和一个数量级,使波导型集成光子储备池在时间序列预测任务中成为有力竞争方法。

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。

基于偏振复用调制的周期性光学任意波形生成方案

针对复杂波形生成的需求,提出了一种基于偏振复用调制的周期性光学任意波形信号生成方案。通过精心调控正交相移键控(QPSK)调制器的调制指数、射频偏移及偏置相移等关键参数,使得2个正交偏振态上的调制器能够分别输出傅里叶级数中的正弦和余弦谐波叠加形式的光强。当这些光强合束后,就能得到幅度和相位均可精确控制的函数波形,而且还具备可调谐函数波形信号输出的特性。仿真结果表明:当均方根误差小于等于0.05时,该方案可生成对称因子可调(20%~80%)斜坡波、占空比可调(30%~100%)三角波和半占空比可调(20%~80%)斜坡波3种典型波形,验证了该方案的可行性。

空分复用光纤的特性及其应用研究

随着5G、物联网以及大数据等业务的发展,光通信网作为数据传输的主干线,扩展其系统容量、提高传输稳定性以及网络智能化势在必行。空分复用技术主要以多芯光纤、少模光纤以及少模-多芯光纤作为实现载体,被认为是提升光通信网络系统容量、构建下一代光通信网络的关键。主要研究了空分复用光纤在光传输、高性能激光器、光纤传感等领域的应用,结合已报道的实验结果,充分说明空分复用光纤的研究是现代光纤通信系统的重要方向,也是未来光通信领域研究和关注的热点。

流域综合治理EOD项目实施要点研究

当前生态环境保护的重要性和迫切性愈发凸显,在此背景下,流域综合治理项目开始兴起。然而此类项目实施中难以实现有效的资源配置,需要与EOD模式结合使流域治理带来内部整体溢价。本文在研究流域综合治理EOD模式的运作机制的基础上,探讨流域综合治理EOD项目的实施路径与要点,通过建立流域环境保护和流域产业经济发展的良性循环机制,有效打通生态产品价值实现路径,希望为流域综合治理EOD项目发展、推进提供参考。

啁啾相移光纤光栅分布式应变与应变点精确定位传感研究

利用啁啾相移光纤光栅狭缝的中心波长对应变点和应变量的波长敏感性,实现应变与应变点精确定位的传感.当啁啾光纤光栅上的某一位置产生微应变时,该应变点会产生相移,其频谱则会出现一个与之对应的狭缝,且狭缝的深度和中心波长与应变的大小和位置相关.当串接不同中心波长的啁啾光纤光栅后,即可实现一定范围内的分布式应变与应变点精确定位检测.本文通过V-I传输矩阵法建立了狭缝深度和中心波长关于应变量和应变位置的理论模型,分析结果表明理论上可以实现微米量级的精确定位.搭建了级联啁啾相移光纤光栅的分布式应变传感装置,实验获得的最大应变灵敏度为0.19 pm/με.该精确定位传感装置在先进制造、精密加工、航空航天、铁路系统等高新技术领域具有重要的应用前景.

基于双芯光子晶体光纤的中红外表面等离子体共振低折射率传感器

为了在中红外区域实现气凝胶、七氟醚(麻醉剂重要成分)等物质的折射率检测,拓展折射率检测范围,提出了一种基于双芯光子晶体光纤的表面等离子体共振低折射率传感器.光子晶体光纤由两种大小不同的空气孔围绕中心气孔构成,通过对光纤抛磨,最外侧大空气孔直接与待测物质接触,实现基于金属外涂覆的折射率实时测量.采用全矢量有限元法对该传感器的理论模型进行分析,结果表明,在1.12~1.37折射率范围内,传感器的共振波长位于中红外区域2505~3181nm,最高灵敏度为12000nm/RIU,分辨率为8.33×10^-6.该传感器利用中红外波段实现了低折射率检测,并且获得了超宽的检测范围和较高的灵敏度,在化工检测、生物医学传感以及水环境监测等领域具有广泛的应用前景.

扰流板参数对坑道爆炸冲击波衰减效率的影响

为研究扰流板对坑道内爆炸冲击波的超压传播影响规律,对坑道内爆炸冲击波传播过程进行了理论分析和数值模拟。模拟涵盖了扰流板不同数量、间距、尺寸、迎波角、以及布置方式参数,通过对比超压理论计算结果和仿真结果,验证了计算方法的可行性。坑道内扰流板数量对冲击波衰减的影响最大,可将爆炸冲击波的衰减效率提升35.8%;扰流板间距对爆炸冲击波衰减效率的提升仅次于扰流板数量,在进行扰流板布置时,优先考虑数量和间距的配合;在进行扰流板冲击波试验时,尽可能减小前方扰流板尺寸,加大后方扰流板尺寸,减轻爆炸冲击波对扰流板自身的毁伤,延长爆炸冲击波超压峰值到来的时间;迎波角为70°时,相对布设优于交错布设;迎波角为75°时,交错布设优于相对布设。

地下水非线性系统分析与数值模拟

以海拉尔油田苏131区为研究区域,采用基于GMS平台的MODFLOW三维有限差分方法对承压含水层微分方程模型进行求解,并应用试估校正法对地下水流运动数值模型中的参数进行识别和反演,通过反复迭代,验证了计算结果与观测结果拟合效果满足精度要求。

分数阶微分方程多点边值共振问题解的存在性

分数阶导数是整数阶导数的推广.利用Mawhin的连续性定理及迭合度理论,讨论了共振条件下分数阶微分方程多点边值问题解的存在性,得到解存在的充分条件,并推广了已有的结果.

多芯光纤折射率与内应力分布重构技术(特邀)

介绍了一种基于定量相位显微(Quantitative phase microscopy,QPM)法、Brace-K?hler补偿器(Brace-K?hler compensator,BKC)法与机器视觉技术的多芯光纤综合参数测试系统,并利用该系统获得了七芯光纤的折射率分布与几何结构,单模光纤的内应力分布图。采用横向测量方式的QPM法避免了截断光纤造成的损坏,采用改进的BKC法优化了光延迟量的获取方式,结合机器视觉技术,实现了多模块、高空间分辨率、快速准确的光纤参数测量,其中相对折射率差的精度约5×10^(-4)量级,单模光纤内应力测量分辨率约0.5 MPa。通过与既有的光纤产品技术指标对比,证明了该系统具有测量准确性,测试结果为多芯光纤在传输和传感等多领域的应用提供了数据支撑。

集成光子储备池的可调谐光滤波器

为了适应滤波、波分复用等不同的应用场景,光子滤波器需要具备可调谐以及滤波形状可变的功能。提出一种集成光子储备池结构的新型可调谐光滤波器。该结构由输入层、储层、读出层三部分组成,输入层由2×1多模干涉仪组成,储层由定向耦合器以及波导组成,按螺旋拓扑规律相互连接组成梅花型网格,匹配粒子群寻优算法进行全光域训练,利用读出层的热光调制器和相移器对光信号的幅度和相位进行调整,实现无限冲激响应型与有限冲激响应型可调谐光滤波器。以无限冲激响应型光滤波器仿真结果为例,分析其自由光谱范围与储层中波导长度的关系,以及定向耦合器分光比对透射端透过率的影响。通过设置储层中波导的相位在0~3/2π范围内变化,实现了光滤波器中心波长在一个自由光谱范围(1.18 nm)内的连续可调。该滤波器采用集成光子储备池与粒子群算法结合方案设计,无需考虑储层光网络传输路径的权重配置,仅对读出层权重进行训练,大大简化了网络训练过程。同时,该滤波器具有尺寸小、功耗低、灵活性高、算法可控滤波参数的优势,广泛应用于集成微波光子学和光通信领域中。

基于FBG的电光调制器电极设计

电光调制器作为光通信系统中最重要的器件之一,其性能决定了光通信系统的传输性能,而电光调制器的电极结构、种类和设计都对调制器的性能有重要的影响。针对基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型电光调制器电极展开了研究和设计,并通过数值计算方法,对模场重叠因子、电极结构参数以及模场重叠因子和FBG中心波长漂移量的关系做了讨论,并由此对基于FBG的聚合物电光调制器的电极做了一系列的分析和研究。文中的研究对基于FBG的电光调制器的制作具有一定的指导意义,能够促进电光调制器的发展。

傍河型水源地水质预测解析解模型

通过分析水源区地表水-地下水交互作用特点,研究傍河型水源区水质变化的预测数学模型。利用模型的解析解来预测水源地的水质情况,最后用实例说明其应用过程,得到预测模型与方法的可行性。

基于相移光纤光栅有机聚合物电光调制器研究

将相移光纤光栅(PSFBG)有机聚合物相结合,利用相移光纤光栅的窄带透射峰特性,设计了一种D型结构的全光纤电光调制器,并对其进行理论分析。主要研究了聚合物到纤芯中心的距离、聚合物厚度以及聚合物折射率对相移光纤光栅中心波长漂移量的影响,分析了高频调制电压下相移光纤光栅的传输谱的变化。研究结果表明,通过选择合适参数,当聚合物折射率变化为10-4时,中心波长漂移量可以达到10-2nm;同时,高频电压调制下,相移光纤光栅传输谱的形状以及中心波长还会受光栅长度和调制频率的影响。

基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析

设计出一种基于Halbach充磁阵列的双摆线式永磁齿轮(Double cycloid permanent magnetic gear,DCPMG)。给出了DCPMG运行机理和初步参数的设计计算方法,通过空间电磁谐波法建立了传动比的计算模型;并通过等效电流法和麦克斯韦张量法给出了内、外层气隙的电磁转矩表达式;基于Ansoft Maxwell 2D建立了DCPMG的有限元模型,并据此验证了初选模型的正确性;通过控制变量法对DCPMG气隙长度、偏心距、轭铁厚度及永磁体厚度进行了仿真优化。结果表明,优化后的DCPMG转矩密度可达353 kN·m/m^(3),较初选模型提升了约10%。

锥形转子磁力耦合器调速机理研究

设计出一种锥形转子磁力耦合器(conical rotor magnetic coupler,CRMC),将CRMC简化为径向及轴向的组合模型,利用等效磁路法分别得出各模型的气隙磁密和电磁转矩表达式;计算并验证了电磁转矩T与转差率s的关系,并据此分析了CRMC的运行特性。通过有限元模型仿真,得到了输出转速、转矩及功率随CRMC轴向耦合长度的关系曲线,验证了CRMC应用于离心式负载时具有较好的节能效果,并且其调速效率也很高。

嵌入式激光轮对磨损在线检测

高铁轮对轮廓表面磨损的精密测量对于高铁稳定安全运行具有重要的研究意义.基于此,研制了一种基于激光三角测量原理的嵌入式高铁轮对表面磨损测量装置.以低功耗STM32F103单片机为主控制器,采用TCD1500C作为位移感光元件,软件模拟了CCD驱动时序,并利用主控制器内部模数转换器将CCD放大后的电压信号转换为数字信号,对数字信号进行FIR滤波和二值化处理,再由三角测距原理拟合得到轮对尺寸参数.同时,利用蓝牙通信接口将测量数据传输至上位机虚拟仪器面板中,在PC端进行可视化显示和结果分析.结合实际测量和安装尺寸,在ZEMAX中模拟和优化了Ernostar透镜组,以消除由于焦距变化引起的像差.采用线性拟合对模拟轮对测量进行了校准,并使用校准后的装置对模拟磨损轮对进行在线测量.实验结果表明,该实验装置最大可测量磨损程度可达32 mm,测量精度达21.28μm,测量分辨率为6μm,满足轮对表面磨损精度测量需求.

初中班主任工作中德育和育心相结合的研究

初中班主任在学生管理工作中,必须要重视心育与德育的有效结合,对学生进行德育,发展学生的道德素质的同时,还必须要有育心意识,培育学生的健康身心素质,确立＂育德育心,育心养德＂的德育核心教育体系,做好学生的德育工作,从而为学生的终身发展奠定良好的基础。