基于声光调制的激光通信调制系统研究

通过对激光外调制不同方式的对比分析,重点研究了AOM(声光调制)器件的原理及控制方法,提出了三种可控调制方法,且在控制方面分别进行了对比验证。采用其中的TTL电平(典型值高电平3.5V,低电平0.2V)调控方法,将数字信号经FPGA(现场可编程门阵列)以2FSK(二进制移频键控)方式进行调制编码,调制信号通过AOM加载于激光上,激光通过自由空间传输,借助串口实现了通信速率为115.2kbit/s的数字通信,且该激光外调制通信系统高频载波达到了0.7MHz左右。     

光纤声光调制器的高频驱动器

光纤声光调制器驱动器作为光纤激光器的重要组成部分,其性能参数对激光品质具有重要影响。该文设计了高频、高功率驱动器方案。该方案通过20²00kHz脉冲信号控制模拟开关实现脉冲信号和150 MHz载波信号的二进制幅度键控(2ASK)调制,调制信号经功率放大器放大,进行阻抗匹配后输出到声光调制器,驱动声光调制器工作。驱动信号的频率为20200kHz脉冲信号控制模拟开关实现脉冲信号和150 MHz载波信号的二进制幅度键控(2ASK)调制,调制信号经功率放大器放大,进行阻抗匹配后输出到声光调制器,驱动声光调制器工作。驱动信号的频率为20²00kHz,功率为3 W。     

全双工逆向调制回复空间光通信系统性能评价

基于逆向调制反射器(MRR)的空间光通信系统因其结构紧凑、可免去链路一端的捕跟(APT)系统、功耗低等优点,是空间光通信系统研究热点之一。提出采用双波长激光发射实现全双工逆向调制回复空间光通信结构,并基于该结构对强度调制解调模式,通信距离为300 km,通信速率为1 GHz下的地面站对近地小卫星全双工通信链路进行了链路计算及通信误码率的分析。当MRR端口径为0.1 m时,通信链路余量大于5 dB,通信误码率优于10-15,满足通信链路的要求。并进一步分析了仿真结果存在的缺陷。结果表明所提出的空间光通信结构在小卫星对地面站全双工激光通信是可行的,是未来空间光通信系统发展趋势之一。     

单光源全双工逆向调制的光通信技术研究

逆向调制光通信是自由空间光通信的一种特殊形式 ,它的系统包括两个不对称的终端:询问端和逆向调制端,询问端由光发送机和光接收机组成 ,逆向调制端由逆向调制装置组成。逆向调制光通信可实现逆向调制端对询问端的单向通信 ,它具有视场角大、功耗低、体积小等优点,适合于小平台工作环境。与 传统自由空间光(FSO)通信相比,逆向调制光通信系统无需复杂的跟瞄系统,但通常只能 完成逆向调制端对询 问端的单向通信。如果要实现逆向调制光通信的全双工通信,可以考虑从调制方式和系统设 计上进行研究。 本文从调制方式出发提出了一种单光源全双工逆向调制光通信方案,仿真分析了方案的信 号传输过程,实现了室内近距离逆向调制单光源全双工光通信实验,验证了方案的可行性 。     

基于PSK调制的激光通信系统研究

设计了一种基于PSK(相移键控)外调制的激光通信系统。该系统选用637nm的全固态激光器作为光源,利用FPGA(现场可编程门阵列)开发板作为调制解调硬件控制声光调制器将调制信号加载于激光,通过大气信道传输,采用光电倍增管作为激光接收器。对传统PSK解调进行了改进,消除了相位模糊现象,搭建了完整的激光通信系统实验平台。实现了通信速率为115.2kbit/s、误码率低于10-8的激光通信系统。     

声光混合光学双稳装置的不稳定及混沌态输出

腔内声光调制系统具有驱动功率小,频带宽、频率响应好等特点。声光调制器已在光通信中得到应用。 本文从声光调制器在激光腔内的基本特性出发,详细分析了腔内声光调制激光系统输出的不稳定性,分叉和混沌行为。通过数值模拟,得到了输     

“猫眼”逆向调制自由空间光通信技术

“猫眼”逆向调制自由空间光通信链路通过逆向调制器对入射光调制并使其原路返回到发射端,链路只需要在一端使用搜索、捕获、跟踪系统,和传统终端相比重量轻、能耗小、费用低、组网灵活。文章首先对“猫眼”逆向调制自由空间光通信原理进行分析,介绍了 “猫眼”光学系统和逆向调制器等核心元件的作用及特点,重点对“猫眼“光学系统优化方法及多量子阱电吸收型调制器和MEMS调制器的特点做了介绍,最后对MEMS调制器进行了简单的性能测试。     

逆向调制阵列大气激光通信的误码率分析

为研究逆向调制阵列对大气湍流的抑制作用,提高逆向调制大气激光通信质量。首先,建立了逆向调制阵列接收光束传输模型,分析了光束经大气传输到达逆向调制阵列的信噪比;然后,建立了逆向调制阵列反射光束在大气信道中的传输模型,推导了不同数目反射光束在接收端的光强概率分布模型,分析了在不同湍流环境下采用逆向调制阵列的激光通信误码率;最后,仿真分析了在中等大气湍流条件下传输距离为1 km时,采用三个逆向调制器组成的逆向调制阵列的通信误码率比单个逆向调制器降低4 dB。     

CO_2激光的窄脉冲声光调制与移频

本文首先介绍了CO_2激光窄脉冲调制与移频在CO_2相干接收技术中的意义及调制与移频的方法,简要分析了声光调制器的工作原理,并利用声光调制器进行了CO_2激光的窄脉冲调制和100MHz的移频,最后给出了实验结果和结论.     

猫眼逆向调制通信链路信噪比分析

猫眼逆向调制激光通信比其他逆向调制通信方式的通信速率更快,其原因是通信链路逆向调制端的猫眼结构可以实现匹配尺寸更小的调制器。本文在柯林斯衍射积分公式的基础上得到经过大气衰减作用的猫眼激光回波接收功率,并进一步结合光电探测器噪声和大气湍流引起的闪烁效应,仿真分析了通信距离、湍流强度、激光波长、入射角度、猫眼孔径和接收口径对接收端信号信噪比的影响。     

一种基于CORDIC算法的混合跳扩频跟踪同步方法

针对传统反馈环路补偿速度无法跟上目前混合跳扩频通信系统误差变化速度导致同步失败的问题,提出一种基于坐标旋转数字算法(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)的跟踪同步方法.该方法将系统载波同步误差和定时同步误差映射到相位上,利用二维旋转的方式对误差进行补偿,并根据二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)调制的性质,确定最佳旋转位和补偿误差,实现系统同步.实验证明,此方法成功让具有跳频速率20000 hop/s、跳频带宽327.52 MHz的混合跳扩频通信系统实现了稳定同步,补偿性能相比于传统补偿技术具有明显优势.     

基于量子级联激光器的自由空间通信

本文展示了基于中红外量子级联激光器的自由空间通信。该系统的基本单元由一个室温下连续工作的分布反馈量子级联激光器和一个中红外探测器组成,通过该系统成功地进行了40MHz正弦波信号和载波为30MHz的调幅视频信号的传输。本研究提供了量子级联激光器用于自由空间光通信的概念性的验证。系统的最高通信频率受限于调制电路带宽,通过使用改进后的调制电路可以大大提升该通信系统的性能。     

密集波分复用激光光源的声光偏频无调制频率锁定

利用声光调制器(AOM)的偏频特性,以CH4分子吸收线R9支一条强吸收线(λ=1.6378μm)作为参考频率,实现了对外腔式半导体激光器的无调制频率锁定。实验中在100 s内典型的频率起伏小于5.6 MHz,较激光器自由运转时的频率起伏34 MHz有了显著的改善,而误差信号的阿仑(Allan)方差平方根(即稳定度)在平均积分时间为16 s时达到最小值5.75×10-10。该方法实现了基于气体分子吸收线的半导体激光器无调制锁频,并且CH4分子在1.6~1.7μm处有丰富的振转光谱,满足光纤通信中对激光器输出波长的要求,可应用于光纤通信中激光光源的频率锁定。     

Research on the system error performance of coherent orthogonal frequency division multiplexing system with M-distribution in satellite-to-ground laser communication

In order to alleviate the influence of atmospheric turbulence on the performance of satellite-to-ground laser communication system,based on the M-distribution atmospheric channel model,a multi-carrier coherent orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation system was proposed for uplink and downlink in the satellite-to-ground laser communication.The closed-form expression of bit error rate (BER) of coherent OFDM modulation system was derived.The relationship between the zenith angle,receiving aperture,signal-to-noise ratio (SNR),optimal beam divergence angle,and optimal transmission radius and the BER were studied under weak,and strong atmosphere turbulence,and compared with binary coherent differential phase shift keying (DPSK) modulation.Both the theory and the simulation results show that compared with coherent DPSK modulation,the bit error performance of the coherent OFDM modulation system in the satellite-to-ground laser communication system is better.     

Distortion free image-in-image communication with implementation in FPGA

The proliferation of the digitized media (audio, image and video) introduces a challenging problem for data transmission in the network environment. In this paper, a novel, simple and low cost algorithm that serves the purpose of distortion free covert image-in-image communication is proposed. Its very large scale integration (VLSI) implementation using field programmable gate array (FPGA) is also developed. A binary equivalent message signal is developed first from the combination of the auxiliary gray scale image information and the carrier gray scale image (original) using channel coding and spatial bi-phase modulation scheme. The auxiliary image information is then decoded from the distorted/distortion free version of the original image using binary message under certain noise constraint. Implementation of the proposed low cost algorithm can be speeded up significantly by hardware realization. The developed hardware design allows data transmission at the rate of 4.706 Mbits/s at 80 MHz clock frequency.     

fso中一种光载波外差dpsk系统的设计

介绍了自由空间光通信中的相干通信系统,通过对相干光通信中振幅键控(ASK),频移键控(FSK),相移键控(PSK),差分相移键控(DPSK)四种光载波相干调制方式性能的分析和比较,仿真结果得出PSK调制误码性能更好,提出了一种光载波外差差分相移键控(DPSK)系统.     

一种高速捷变并行调制矢量信号源的FPGA实现

在信号调制过程中,为了缩短载波生成的捷变时间,分析了影响捷变时间的因素。提出了单频信号的并行合成结构,解决了载波频率受现场可编程逻辑门阵列( FPGA)时钟限制的问题。为了解决调制过程中采样频率受时钟约束的问题,给出了矢量信号的正交并行调制结构。通过在FPGA上编写Verilog代码实现了时钟频率为160 MHz、采样率为1.92 Gsample/s的并行矢量信号调制,载波频率为200~300 MHz可变,捷变时间小于35 ns。结果表明,并行载波生成和并行调制的方法在克服系统时钟约束方面有较强的实用性。     

Direct Frequency Modulation In AlGaAs Semiconductor Lasers

Direct frequency modulation characteristics in three different AlGaAs lasers - a channeled-substrate planar (CSP) laser, a buried-heterostructure (BH) laser, and a transverse-junction-stripe (TJS) laser- are studied theoretically and experimentally. Experimental FM responses are measured by using the Fabry-Perot interferometer and birefringent optical filters in the 0-5.2 GHz modulation frequency region. Experimental FM response dependence on modulation frequency, dc bias level, and stripe structure are successfully explained by the theoretical analyses considering both the carrier density modulation effect and the temperature change effect. FM response in the low modulation frequency region from 0 to 10 MHz, gradually decreasing with the modulation frequency, stems from the thermal effect. FM response in the high modulation frequency region from 10 MHz to 5.2 GHz is caused by the carrier effect. A flat FM response of several hundred MHz per 1 mA is observed in the CSP and TJS lasers, but a V-shaped FM response is obtained in the BH laser. Resonance peak due to relaxation oscillation and cutoff characteristics are observed in several gigahertz regions. Weak lateral mode confinement, strong vertical mode confinement, carrier injection outside the effective core region, and p-side down mounts are effective ways to achieve a flat and efficient FM response with a small spurious intensity modulation.     

16‐QAM OFDM‐Based W‐Band Polarization‐Division Duplex Communication System with Multi‐gigabit Performance

This paper presents a novel 90 GHz band 16‐quadrature amplitude modulation (16‐QAM) orthogonal frequency‐division multiplexing (OFDM) communication system. The system can deliver 6 Gbps through six channels with a bandwidth of 3 GHz. Each channel occupies 500 MHz and delivers 1 Gbps using 16‐QAM OFDM. To implement the system, a low‐noise amplifier and an RF up/down conversion fourth‐harmonically pumped mixer are implemented using a 0.1‐μm gallium arsenide pseudomorphic high‐electron‐mobility transistor process. A polarization‐division duplex architecture is used for full‐duplex communication. In a digital modem, OFDM with 256‐point fast Fourier transform and (255, 239) Reed‐Solomon forward error correction codecs are used. The modem can compensate for a carrier‐frequency offset of up to 50 ppm and a symbol rate offset of up to 1 ppm. Experiment results show that the system can achieve a bit error rate of 10^–5 at a signal‐to‐noise ratio of about 19.8 dB.     

基于FPGA数字相位调制光外差激光稳频系统设计

为了实现中心波长为1064nm的单频光纤激光器的稳频,采用相位调制光外差（PDH）激光稳频技术,搭建稳频系统光路。分析了相位调制光外差稳频信号以及误差信号特征;设计基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字式解调和反馈控制电路,在FPGA中实现对相位调制光外差稳频信号的数字解调,再经数模转换器输出获得误差信号。结果表明,在FPGA中能成功实现对相位调制光外差信号的解调,经Allan方差计算,频率漂移的方差值可达10-11,即所设计的数字系统实现了较高的稳频精度。