机载激光通信系统的杂散光分析

在自由空间激光通信系统中,常采用通信及信标发射接收共用同一系统的方式,内部发射激光若不能很好的抑制、外部杂散光的干扰都能在整个系统中通信,接收探测器以及信标接收探测器像面上将产生杂散光的影响。本文针对机载激光通信系统进行了杂散光的分析及软件仿真,仿真结果表明系统光学和机械结构设计有效地抑制了内部和外部杂散光。

基于自由空间光的可调谐DPSK信号解调器

提出了一种基于自由空间差分延时干涉的可快速调谐的DPSK信号解调器.实现了10Gb/s以及40Gb/s NRZ-DPSK信号的解调,误码率小于10-9.实验结果证明该解调器适用于10Gb/s及更高比特速率NRZ-DPSK信号的解调,调谐时间可达μs,调谐范围从2.5Gb/s到40Gb/s.与波导型马赫-曾德尔型差分延迟干涉解调器相比,能实现快速调谐,可用于克服因信号抖动导致的时钟失步等问题.

自由空间光-布拉格光纤耦合效率仿真分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了自由空间光-布拉格光纤的耦合效率。通过对空间光-布拉格光纤耦合效率的计算可以知道,耦合效率与布拉格光纤纤芯半径、焦点光斑光腰半径和纤芯波矢有关。通过优化合理选择空间光聚焦后光腰半径与布拉格光纤纤芯半径以及纤芯波矢可以有效提高耦合效率。本文还对外界振动造成耦合透镜与布拉格光纤对接不正而对空间光-布拉格光纤耦合效率影响进行了分析。这对光纤激光雷达系统以及空间光通信系统的空间光-布拉格光纤耦合效率分析具有极其重要的参考价值。

自由空间光移动通信系统的信道模型构建

为了提高自由空间光移动通信系统的通信性能,设计了基于信道衰落预测机制的自由空间光移动通信系统信道模型。首先分析自由空间光移动通信系统信道模型的研究现状,并找到模型的局限性,然后建立自由空间光移动通信系统的信道衰落数学模型,并采用机器学习算法对自由空间光移动通信系统信道的信道衰落系数进行预测,并选择衰落系数最小的信道进行目标自由空间光移动通信系统数据传输,最后对自由空间光移动通信系统信道构建模型的性能进行仿真测试,结果表明,本文方法可以找到最优的自由空间光移动通信系统信道,数据传输成功率超过90%,数据传输时延明显小于其它自由空间光移动通信系统信道模型,是一种速度快、可靠性高的自由空间光移动通信系统信道模型构建技术。

实用室内可见光通信连续干扰的消除

针对发光二极管之间的多径干扰,提出了采用QR分解的信道均衡算法消除干扰的方案。首先建立基于离散傅里叶变换扩频的正交频分复用技术的电力线与可见光融合通信系统,并考虑了由两个发光二极管之间的电线差所引发的多径干扰,然后比较了该系统下采用QR分解的信道均衡算法和传统信道均衡算法下的误码性能。结果表明,采用QR分解的信道均衡算法可消除由发光二极管之间的电线差引起的多径干扰,从而提高系统的传输性能。

液晶散射法产生部分相干光实验

对无阶梯诱导空间非相干技术中前级光源太弱的问题进行了分析 ,开展了前级部分相干源的研究工作。利用向列液晶的电光特性 ,选用两种液晶盒作为散射体 ,完成了液晶散射法产生部分相干源的原理性实验 ,得出液晶散射光能量透过率、均匀性及相干性与外加电场的关系。实验表明通过改变外加电场 ,可以提高液晶散射光的强度和均匀性 。

非接触式近红外荧光断层成像中光在自由空间中的传播模型及验证

阐述了非接触式近红外荧光断层成像中光从介质表面出射后的传播.在Jorge Ripoll等人工作的基础上,考虑了镜头的空间透视效应,简化了光在自由空间中的能量传播模型,建立了介质表面光强与CCD探测强度的联系.仿体实验结果表明该模型能够有效应用于非接触式近红外荧光断层成像.

自由空间光通信系统稳定性改进

为改进自由空间光通信系统稳定性,先分析影响自由空间光通信系统性能主要因素,其次,用光功率分配器将光源发射出来的光分为多束光波进入大气信道,相当于多条信道同时传输,最后用Op-tiSystem软件仿真,将传统系统和改进系统性能对比。分析眼图得出所设计系统稳定性优于传统系统,为实现自由空间光通信系统全天候通信提供理论依据。

12.7 km水平信道空间激光通信闪烁抑制

大气湍流引起的光强闪烁效应会导致信噪比下降,严重影响自由空间光通信的正常工作。空间分集技术能够有效克服这种影响,为抑制12.7 km城市水平信道大气湍流光强闪烁,设计了空间分集接收发射系统,并对分集接收的最大比合并、等增益合并和选择合并方案的抑制效果进行了对比,结果表明等增益合并方案工程实现简单,抑制效果明显,相比于单路信号闪烁指数可降低至40.1%。最后,根据全天闪烁指数变化反演了大气折射率结构常数变化,与PAMELA模型的模拟结果对比,趋势相符。研究结果对提高自由空间光通信质量有着重要意义。

不同码型对基于WDM的Li-Fi系统性能影响分析

为了探寻信源编码对可见光无线通信(Li-Fi)技术的影响,研究了4种不同信源编码方式:不归零(NRZ)码、归零(RZ)码、载波抑制归零(CSRZ)码和双二进制码,并采用OptiSystem软件搭建了基于波分复用(WDM)的Li-Fi系统,讨论了4种码型对基于WDM的Li-Fi系统性能的影响。仿真结果表明:在10 Gb/s传输速率下,NRZ码型在传输距离方面表现较好;在40 Gb/s传输速率下,CSRZ码显露了强大的抗非线性性能及传输距离方面的优势。

三跳混合FSO/RF/VLC中继系统性能研究

提出了一个三跳混合自由空间光(FSO)通信/射频(RF)/可见光通信(VLC)中继通信系统,分析了该通信系统的中断概率性能.在此系统中,FSO信道遵循gamma-gamma分布,RF信道遵循瑞利分布.首先,推导了以Meijer’s G函数表示基于混合FSO/RF/VLC系统端到端γ的累积分布函数(CDF)的闭合表达式;然后,基于信道统计信息,进一步推导了系统的中断概率;最后,分析了不同参数对系统中断概率性能的影响.仿真结果表明:FSO信道中的大气湍流参数、VLC信道LED灯的高度及接收处的视野均对系统中断性能造成了影响.

医疗建筑室内空间人性化设计要素

医疗建筑室内设计有许多独特性,文章通过设计实践中的认识从室内设计空间的材质、色彩、光线、家具陈设、无障碍设计等环节探讨了医疗建筑室内空间设计的特点和艺术性。

直流提取技术对OOK调制的自由空间光通信系统的性能改进

自由空间光通信技术因优点显著目前已经获得了极大的发展,其具有免频谱许可证、安全传输、大容量和低部署成本的特点。然而,光信号在经历大气信道的传输过程中会受到大气湍流效应的影响而发生衰减和波动,这种现象称为闪烁效应,会大大降低系统的传输性能。研究了提取信号中直流分量作为连续波参考光的技术,并将其应用到自由空间光通信系统中。得出了在信道为对数正态分布模型下的误码率模拟结果,并详细分析了通过提取直流信号作为参考波后的性能改进。

空间光调制器及其在空间光通信中的应用

介绍了逆向调制空间激光通信的技术原理,概括了核心部件——空间光调制器的技术需求。重点介绍了量子阱电吸收调制器的原理、发展和系统应用,深入分析了其在应用中面临的技术挑战和瓶颈问题。回顾了最近兴起的基于微纳光学技术的空间光调制技术发展过程,并总结了高速空间光调制器的发展现状,展望了其未来发展方向和应用前景。

速率可变差分相移键控非归零码信号的全光时钟提取

全光再放大、再定时、再整形（3R）技术是未来全光通信网络的发展方向,全光时钟提取是全光3R技术的关键技术之一。随着新型相位调制格式信号的广泛应用,对新型相位调制格式信号的全光时钟提取研究引起了越来越多的关注。基于此,提出了一种基于可调谐解调器的速率可变差分相移键控非归零码（NRZ-DPSK）信号的时钟提取方法。采用自由空间光的斐索干涉仪构成可调谐解调器,将NRZ-DPSK信号转换为含有时钟分量的归零码（RZ）强度信号,调谐范围可覆盖2.5~40Gb/s。将解调出的RZ信号注入到光纤环形激光器实现了5Gb/s的长度为27-1的伪随机码NRZ-DPSK信号的全光时钟提取,其消光比高于10dB。

基于相干激光通信空间光混频器数学模型的建立

从自由空间相干激光通信接收机的核心部件空间光混频器的光学原理出发,基于其在相干接收系统中所起的作用,建立了一套利用介质膜偏振分光棱镜(PBS)交叉分光构成方式的结构模型。研究结构模型中各光学元件对信号光与本振光作用的数学关系式,最终建立出空间光混频器的数学模型。该数学模型向具体结构演化,通过实验佐证了空间光混频器数学模型的正确性及其合理性。空间光混频器数学模型具体指出了各种光学元件相对摆放位置及其相对角度和相位补偿晶体的补偿范围及其调整方式,对未来高性能空间光混频的研制与改进有重大的指导意义。

自由空间激光通信四象限探测器性能研究

在自由空间激光通信中,精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD),探测器的性能影响跟踪精度。为了研究四象限探测器在不同条件下的性能,提出变步长的方法,分析光斑大小对动态范围和探测灵敏度的影响情况,在满足仿真精度的前提下,缩短了仿真时间。在光斑能量服从高斯分布的情况下,分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响,特别研究非均匀背景光的影响。结果表明,随着光斑半径的增加,光斑位置检测的动态范围在增大。位置探测灵敏度在降低。相同光斑半径条件下,对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑,而动态范围小于后者,非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大。

基于发光二极管光源的远距离可见光通信

基于商用单个发光二极管(LED)光源进行室外远距离通信实验,实验中对LED光源采用二进制键控(OOK)调制方式,在接收端采用低密度奇偶校验(LDPC)纠错编码。在晴朗的白天环境下,当LED发出的光以3°束散角发射且调制速率为23 MHz(净数据传输速率为11.5 Mbit/s)时,实现了传输距离为1km的室外光通信实验,误码率为10^(-6)。实验表明,当误码率为10^(-4)时,采用LDPC(4000,2000)编码的净数据传输速率是未编码时的2.4倍。该实验系统对光准直要求低,可较好地抵抗刮风晃动和大气湍流等环境因素的影响。

无人机机载光无线通信研究进展

综述了面向无人机(UAV)领域光无线通信(OWC)的主要研究进展,分别阐述了借助光无线技术在无人机与陆上终端间、无人机与无人机之间以及无人机与卫星之间,实现稳健、宽带通信链路的诸多研究进展与关键使能技术。重点阐述了不同无人机光无线链路配置下的链路建模、参数优化、实验测试。同时,也初步讨论了高速、高可靠无人机机载光无线通信技术在模块化实现、高空平台应用等方面的发展趋势。

大气湍流中透镜阵列的空间光耦合效率研究

比较研究了基于Von Karman折射率谱下大气湍流中单透镜和与单透镜直径相同的透镜阵列的空间光到单模光纤耦合效率，并给出了相应表达式。设计了小口径透镜阵列的空间光一单模光纤耦合结构，证明采用阵列中每个透镜直径是空间相干半径2-3倍的结构具有最好的耦合效果。理论分析和实验结果表明：当通信距离足够远时，透镜阵列的耦合效果优于等口径耦合效果单透镜。