基于科斯塔斯锁相环的光学零差相干接收技术

零差相干光通信能够实现极高的通信速率和接近量子极限的灵敏度,是新一代空间通信领域极具潜力的通信体制。以窄线宽激光器作为本振源,结合90°光学混频技术和科斯塔斯光学锁相环技术,实现了信号光的零差相干接收。试验结果表明,信号光和本振光经过90°光学混频后I、Q两路信号相位差保持90°,科斯塔斯光学锁相环可以长时间实现信号光和本振光之间的相位锁定,接收速率为2Gbps的二进制相移键控(BPSK)信号,试验结果表明,该接收机能够很好地实现基带信号解调。     

远红外激光辐射特性的测量

光泵远红外激光器是远红外谱区的重要辐射源。在GaAs肖特基势垒二极管(SBD)外差混频远红外接收实验中,光泵远红外激光器作为信号源或本振源而得到应用。远红外激光与各种接收系统(例如SBD混频接收系统、准光学接收系统)的输入耦合,都与远红外激光辐射的场分布(模式)、输出功率以及偏振等辐射特性有密切关系。因此,远红外激光辐射特性的测量显得十分重要。     

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10-6条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。     

CO_2相干激光放大器的发展与研究

CO_2激光放大器是一种相干激光放大器。对它的研究,在理论上有助于揭示CO_2激光振荡、放大的机理,对于提高激光雷达和激光制导的作用距离起着重要的作用。在外差接收系统中,对所接收到的相干微弱信号光,先进行相干放大,再进行混频。这时激光放大器起一种“前置放大器”的作用,有利于抑制噪声和稳定激光频率。本文较详细地论述了近年来CO_2激光放大器的研究动态,各种类型的激光放大器的原理和应用前景。     

用于相干光通信的平衡探测器的设计与实现

针对国内长距离相干光通信接收系统采用单管探测器接收微弱信号噪声大、信噪比低等缺点,设计了一种应用于相干光通信系统的平衡探测器,运用两个PIN管分别加跨阻放大器(TIA),经过两个180°混频魔T进行耦合相减,消除了大部分的激光器相对强度噪声(RIN)。搭建了测试平衡探测器的相干光通信系统,使本振光和信号光进行光混频,输出眼图显示通信状态良好。通过对比双管和单管的频谱图,进一步说明相干光通信系统的噪声通过这种平衡探测器得到了降低,系统的信噪比提高了大约10 dB,从而证明了该平衡探测器运用于相干光通信系统的可行性和优越性。     

红外光干涉成像的方法和仪器

美国纳什维尔州的Lockheed MartinEnergy Systen公司的D.P.Hutchinso等人提出一种红外成像方法和仪器。本专利提出的相干成像光学探测系统采用被动探测和分析目标景物发射的红外辐射的振幅、频率和相位。此仪器由本机振荡激光器、光束分束器、相干成像用的相机、二维光电探测器阵列组成。本机激光振荡器产生本机红外光束,与目标发出的红外辐射混频产生外差。光束分束器合成两束红外光束。相干成像相机有一个二维光电探测器阵列接收外差探测的红外     

HgCdTe探测器的CO_2激光混频特性

本文对在CO_2激光相干探测系统中应用的探测器的T′G′物理量从理论和实验上对其值进行了初步探讨并通过本振光变化说明混频特性。 在CO_2相干激光探测系统中,以探测器作为混频器时,为了反映探测系统的灵敏     

硅基光混频器的研究进展

硅基光电子集成回路在高速相干光传输系统中具有巨大的应用潜力.作为相干光通信领域重要的光学相干解调器件,硅基光混频器对实现良好的相干检测具有重要的意义.文中从光混频器的原理出发,介绍了基于不同结构的硅基90°光混频器的研究进展.其中,平面光波导型90°光混频器主要有两大类:基于3 dB耦合器及移相器的90°光混频器具有相...     

运动漫射目标红外辐射的外差探测

引言红外和光学相干探测在过去几年中已引起极大的注意。这种技术对10.6微米处(中红外)尤其有用,因为已出现高功率CO_2光激射器,并且8～14微米又是大气窗。最近提出了光混频量子理论,并证实对恒定光束组成的一次相干全入射场来     

非线性光学产生VUV／XUV相干辐射的发展和研究

本文对近年来非线性光学效应产生VUV/XUV相干辐射的理论和实验进展进行了概括和总结,作者首先对该方面工作的理论和实验背景进行了回顾,然后重点阐述了各种产生VUV/XUV相干辐射的方法,如金属蒸汽中的双光子共振四波混频,惰性气体中的非共振和共振四波混频以及强激光场下的高次谐波过程等,最后本文简要地讨论了非线性光学效应产生VUV/XUV应用,并对本工作的发展前景进行了展望。     

数字信号处理算法在相干光通信系统中的应用研究

相干光通信的基础为相干调制以及外差检测技术。其中相干调制是采取传输信号对光载波的特征进行改变,那么在这个过程中就要保证光信号具备确定的频率以及相位,即存在相干光。在相干光系统应用过程中一般都会采用激光来作为相干光,由本机震荡产生的激光与信号光进行混频,从而得到具备规律变化的中频信号。本文对相干光通信系统当中的数字信号处理算法进行了分析并提出了相关的观点,供以参考。     

激光接收技术

光学接收机与微波及无线电接收机一样,可以采用多种形式,在设计完整的激光接收系统时,也有多种接收技术和接收方法。如首先考虑接收机的“前端”,顾及到其最重要的灵敏度,那么如微波接收机一样,有两种基本的技术可供选择:一种是光混频外差技术,另一种是直接光电探测技术。无论哪一种技术,在光混频器或光电探测器的前边,都要应用光学放大器,即量子放大器。这两种可能的方法如图1(a)和图1(b)所示。要指出,激光未有     

OOK与BPSK兼容激光通信性能分析

为适应空间激光通信组网技术,多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)调制,接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中,激光通信系统中散粒噪声、电子器件热噪声不可避免地会影响通信性能,在此基础上,进一步分析了强度调制器偏压点误差量与光学滤波器带宽大小对于非相干OOK和相干BPSK通信信噪比的影响。仿真结果表明：光学滤波器带宽对非相干OOK通信性能影响较大,接收光功率-46 dBm时,1 nm滤波带宽的非相干OOK信噪比开销约1.26;接收光功率-50 dBm以下时,20 nm滤波带宽的相干BPSK信噪比开销小于0.02。非相干OOK无编码通信灵敏度在1.25 Gbit/s速率时需满足-46 dBm@10^-6,光滤波带宽应不大于0.8 nm,强度调制器偏压误差应控制在半波电压的1%以内。在消共模噪声和优化光滤波带宽条件下,1.25 Gbit/s速率的BPSK无编码通信灵敏度满足-55 dBm@10^-6。     

光电子技术与激光基础

SPIE-Vol.4242 0307084SPIE 会议录,卷4242:有序与随机媒质相干光学=Proceedings of SPIE,Vol.4242:Coherent optics of or-dered and random media[会,英]/SPIE Russia Chap-ter.—320P.(E)本会议录收集了在俄罗斯 Saratov 召开的相干光学会议上发表的40篇论文,内容涉及部分随机介质光散射,聚合物薄膜相干光学诊断,相干与部分相干光传播,相干光学在工业与生物医学中的应用,激光测量晶体光学特征,光子晶体,激光多普勒血液流量计。     

合成孔径激光雷达外差探测的影响研究

现阶段合成孔径雷达(SAR)都采用外差探测,因其外差相干探测的优越性,成为研究和应用的热点。然而,在实际探测中,雷达接收系统接收到的回波激光信号与本地振荡光信号进行相干外差时,匹配具有一定难度。文中分析了信号光宇本振光的夹角对外差信号的影响。     

相干光通信系统中光束的偏振控制及控制算法研究

在相干光通信系统中,由于大气湍流的影响,信号光的偏振态具有不确定性,而光混频器对信号光和本振光的偏振态比较敏感。结合光混频器原理推导出信号光偏振态、中频信号和混频效率三者之间的关系,以中频信号幅值作为反馈控制信号光偏振态以提高混频效率,并设计一种适用于相干光通信系统的单粒子优化算法。实验结果表明,在闭环状态下,偏振控制系统中频信号的幅值快速增大,混频效率提升64%左右,中频信号幅值的波动方差减小为0.001,实现了相干光通信系统中的偏振控制。     

星地相干光通信中的自适应光学系统带宽研究

针对星地相干激光通信,研究了自适应光学的系统带宽对通信性能的影响。对于特定校正阶数的自适应光学系统,得到了系统需求的控制带宽,并对比了同步轨道(GEO)卫星对地链路和低地轨道(LEO)卫星对地链路。结果显示低轨卫星链路所需的控制带宽远大于同步卫星链路,原因来自于低轨卫星和地面站的高速相对运动产生的垂直链路风速,同时低轨卫星对地链路对自适应光学的带宽需求和天顶角是成反比关系的。分析了低轨卫星对地相干激光通信链路混频效率和自适应系统带宽以及校正阶数的关系,结果表明,200 Hz的闭环带宽完全可以满足需求,当达到100Hz带宽之后,增加变形镜单元数对混频效率的提升更为有效。     

双频激光相干探测差频信号影响因素分析

为实现高速运动目标的低多普勒探测,提出了双频相干激光的差频光探测方法。对双频激光相干产生的差频信号光学影响因素进行了分析。首先,根据干涉理论得到差频光,结合维纳-辛钦定理推导得到了差频光的功率谱函数。然后,利用频域积分法得到差频光信噪比,并对差频光的条纹对比度进行了分析,最后进行了双频激光相干产生差频信号的实验研究。理论分析和实验表明,激光线宽的增大导致差频光信噪比和条纹对比度的下降,光程差越小条纹对比度越好,移频器的频率扰动导致差频光中心频率的波动。     

基于六波混频的双波长红外光信号研究

利用钛宝石激光脉冲在铷原子蒸汽中通过非线性光学混频产生两个不同波长的红外光脉冲信号。研究了铷原子数密度、泵浦激光强度以及光脉冲啁啾对两个红外光信号之间竞争特性的影响。结果表明,两个红外光信号主要产生于两个耦合的差频参量六波混频过程;信号的强度随铷原子数密度、泵浦激光强度和光脉冲啁啾发生变化;两个红外光信号间的竞争主要由两个参量六波混频过程的相位匹配决定,相位匹配与铷原子数密度相关度很强,而与泵浦激光强度和光脉冲啁啾相关度很弱。     

基于正交相干接收的布里渊斯托克斯与反斯托克斯散射光分离技术

提出并设计了一种基于正交光相干接收的光载波上下边带信号分离技术,可用在布里渊散射分布式光纤传感系统中,实现对斯托克斯光和反斯托克斯光的无损分离。该技术利用正交光相干接收技术,保留了光场的相位信息,使光载波的上下边带在不同的输出端口处于相干叠加或相干抵消状态,从而实现上下边带的分离。结果表明,该技术可使光载波的上下边带分别从两个端口输出,且输出与输入信号功率线性相关,具有很好的线性度。分离之后的上边带光信号和下边带光信号之间的串扰小于-20 d B。与常用的光学滤波器方法相比,该技术无温度敏感器件,具有很好的稳定性和可靠性。