微角锥阵列衍射成像数值分析

对微角锥阵列定向反射器的特性进行了理论研究和实验模拟。详细分析了光线经过角锥反射后经历的光程。研究了三角形微角锥阵列和六边形微角锥阵列这两种结构的衍射特性,讨论了角锥深度对角锥阵列回射成像质量的影响,给出了不同参数下的模拟结果。所得结果为微角锥阵列的设计以及在三维显示中的应用提供了理论基础。

微角锥棱镜阵列在逆向调制激光通信中的应用

基于逆向调制反射器(MRR)的自由空间光(FSO)技术是将传统FSO链路中一个终端的激光发射器和跟瞄系统替换成MRR而构成的一个非对称的FSO系统。MRR主要由光调制器和无源逆向反射器构成。针对未来超高速信息传输与小型化链路的需求,研究使用微角锥棱镜阵列(MCCRAs)来替代MRR中的无源逆向反射器,研究MCCRAs的波前补偿特性在MRR FSO系统中的应用。对MCCRAs的波前补偿原理进行了理论分析,通过实验分析验证了MCCRAs的波前补偿特性。在同等实验条件下,实验结果表明,MCCRAs的波前补偿特性在抵抗大气湍流对激光传输造成的影响上有着良好的效果表现,可提升1～2个数量级的BER性能。对基于MCCRAs的MRR FSO系统进行整体评估,探讨国内MRR FSO技术面临的技术瓶颈并对未来工作提出进一步建议。

微正方形角锥棱镜定向反射特性

对微正方形角锥棱镜阵列定向反射器的特性进行了理论研究和模拟。证明了其定向反射特性 ,并利用几何光学方法解决了全反射条件对入射孔径角的限制 ,以及单元有效反射面积对定向反射率的影响问题 ,同时也给出了阵列器件表面反射对定向反射率的影响。为了便于比较 ,也给出了微三角形角锥棱镜阵列定向反射器的单元反射面积。所得结果为微正方形角锥棱镜阵列定向反射器的制作提供了理论依据。

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflector,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR端上行再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IPPM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM方案的单光源MRR FSO系统增益约5 dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时,CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10^(-3)以下的全双工通信。

基于LDPC编码的双工逆向调制自由空间光通信系统

在逆向调制(modulating retro-reflector,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,激光信号在传输过程中受到双程大气湍流的严重影响,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用低密度奇偶校验编码(low density parity check,LDPC)方法来降低MRR FSO通信系统的误码率,并且尝试使用微角锥棱镜阵列(microcorner cube retroreflector arrays,MCCRA)来改善MRR FSO信道的传输稳定性。本项研究中搭建了MRR FSO通信实验平台,进行了基于LDPC编码的频分双工MRR FSO通信实验。实验结果表明使用LDPC编码的MRR FSO系统增益约为3 dB,使用微角锥棱镜阵列作为MRR FSO反射器件能够通过补偿大气湍流引起的相位畸变来提升系统性能。结果还证明了LDPC编码相较于MCCRA,更能够提升MRR FSO系统的误码率性能。由此可见,将LDPC编码方式与微角锥棱镜阵列结合运用于MRR FSO系统能获得更加优化的系统性能。