光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

一种基于捕获跟踪策略的光束发散角分析方法

根据捕获跟踪策略和激光检测理论，给出了直接探测情况下最佳光束发散角的表示式。利用这一表示式，分析了背景光功率和探测器暗电流效光功率对系统性能的影响，为大气激光通信系统中激光光束发散角的设计提供了参考依据。     

焦点刀口法测量巨脉冲激光的光束发散角

本文介绍了焦点刀口法测量光束发散角的原理,并且实际测出了BBO晶体腔内倍频的灯泵Cr:LiSAF巨脉冲激光器的输出光束的远场发散角。     

高功率VCSEL激光器光束发散角的测量方法

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL)由于其能发射出垂直于腔面光束的特性使得多个VCSEL激光器可以在同一片芯片上紧密集成,而不需要大量的空间;且VCSEL激光器使用共振腔的反射镜来增强光并放大,从而实现高效的光发射;通常情况下,VCSEL激光器的发光效率可以达到40至60之间,与传统的激光器相比,VCSEL激光器更容易实现高效率。由于VCSEL激光器的可集成性好、效率高等特点,使其广泛应用于3D感知、自动驾驶、光通信等领域。因此,VCSEL激光器的质量检测工作也显得越来越重要。随着VCSEL激光器进军高功率领域,其发光束的模式也经历了从基模变为高阶模的过程,光束已经从类高斯光束变为了类拉盖尔-高斯空心圆环光束。虽然传统的1/e2、D86等算法在测量基模下的类高斯光束的发散角较为精确,但对于高阶模式下的类拉盖尔-高斯空心圆环光束,这些方法则出现了明显的误差。考虑到VCSEL激光器在自动驾驶等重要领域的广泛应用,其光束精确度的要求也随之提高。因此,本文采用了D4σ算法,针对类拉盖尔-高斯空心圆环光束进行发散角测量,与1/e2、D86等传统算法进行了比较。结果显示,新方法在发散角测量准确度上最高提升了230。     

接收光路光束发散角对多普勒测风激光雷达测量精度的影响

介绍了已研制的基于Fabry-Perot标准具直接探测多普勒激光雷达的风速测量原理,讨论了接收光路光束发散角对测风激光雷达系统测量精度的影响.数值计算结果表明当接收光路光束发散角小于1 mrad时,由于光束发散引起的多普勒速度测量相对误差可以控制在5%之内,并在实测光路发散角的基础上分析了系统的测量误差,结果显示,在5 km时最大测量速度误差为0.6 m/s.     

光束发散角对星载激光测高仪森林回波的影响

植被树高是生物量评估和森林生态监测的重要参数,但是大区域的植被树高数据获取困难.由大光斑星载激光测高系统森林回波可反演大区域植被树高,然而大坡度山区的植被和地面回波混叠严重,难以准确提取波形参数反演植被树高.为此建立森林目标回波的解析模型,推导出从混叠回波中分离植被和地面回波的必要条件,指出导致回波混叠的因素除了目标粗糙度和坡度,还有发射脉冲的发散角.分析了地表粗糙度和地形坡度对植被冠层回波的展宽效应及其对波形分解的影响,通过比较实测GLAS波形和仿真回波波形,验证了压缩光束发散角可降低森林回波对大坡度地形的敏感性.对于卫星轨道高度在500~600 km之间时,激光测高仪光束发散角一般在40~60μrad,更有利于森林植被树高的反演.所得结论为提高大坡度山地森林树高反演精度,从星载激光测高仪的系统设计角度提供了有意义的参考.     

多棒串接固体激光器输出光束发散角的研究

分析了输出耦合镜和热透镜效应对激光器输出高斯光束发散角的影响.首先对等间距腔型和对称腔型双棒串接固体激光器输出高斯光束的发散角进行了比较,然后分别计算和讨论了单棒、双棒和三棒对称腔型固体激光器输出多模高斯光束发散角与热焦距的关系.     

基于Delphi的高斯光束发散角测量数据实时处理软件开发

在高斯光束参数测量实验中,实验数据的实时性处理是一个难题。文中开发的实验数据处理软件主要包括测量数据曲线的拟合、判断曲线是否符合高斯分布、光斑大小的计算、发散角和腰斑大小的计算。该软件操作方便、界面简单、精度高、运行结果直观易懂,很好地解决了实时处理问题,具有一定实用价值。     

紫外LED散射通信信道特性与传输研究北大核心

利用modtran大气传输模型对低空信道紫外光传输特性进行分析,研究了近地短距离传输的大气吸收和散射的数学模型。在实验室环境下,系统采用视场角为80°的紫外LED(发光二极管)发射,在传输距离为5～8m的情况下进行了模拟信号的散射传输测试。结果表明:利用一定的有效散射体,收发俯仰角从10°增加到65°时,能有效实现短距离紫外散射传输。散射体浓度过大对紫外光存在强烈的吸收作用,传输距离将减小,单个紫外LED发射功率低,实际通信应用中,可采用阵列LED来提高发射功率,增加传输距离。     

基于小发散角LED的光源优化布局

光源布局是影响室内LED光通信照明和通信性能的关键因素之一.相比传统布局使用的大发散角朗伯型LED,小发散角LED具有反射面积小、中心光强度高等优点.以小发散角LED为光源,以最优光照度均匀性、最少LED数量为目标,对正方形和长方形房间的光源布局进行了优化设计,并分析了优化布局的系统性能.结果表明,两种房间中优化布局的...     

自由空间光通信链路最优束散角分析

讨论了FSO通信系统链路最优束散角问题。由空间光通信链路方程得出,减小束散角会增大通信链路裕量。在未对准误差情况下,深入分析偏移角、束散角与链路裕量之间的关系;假设未对准损耗是链路裕量的唯一影响因素的条件下,通过推导得出最大偏移角表达式,当未对准(偏移)角度取得最大值时对应的便是最优束散角。由仿真分析可知,偏移角度的增大导致系统接收光功率减小;对于该系统光束束散角处于1.6 mrad时便是最优束散角。该部分内容研究为对星地的上行和下行通信链路功率计算提供了理论支撑。     

无线激光通信类脉冲位置调制性能比较

为了比较各种类脉冲位置调制性能,对类脉冲位置调制的编码结构、平均发射功率、带宽需求、传信率、功率谱密度、信道容量等进行了比较,分析了其性能特点及使用场合.结果表明,开关键控调制方式容易实现,但功率利用率低;脉冲位置调制方式提高了功率利用率,但是带宽效率差,同时需要符号同步;数字脉冲间隔调制结构复杂,缩短了符号长度,带宽效率高,不需要符号同步;双头脉冲间隔调制方式提高了带宽效率和传输容量,不需要符号同步,大大简化系统实现复杂度.     

变发散角半导体激光器光束整形发射系统设计

变发散角半导体激光束具有重要的应用意义.根据光线传输的基本原理,从理论上推导了变发散角半导体激光器光束整形发射系统的设计公式,在推导过程中,为了更准确地设计系统,保证出射光束质量,需考虑半导体激光器的固有像散.讨论了最佳的系统结构形式,推导了半导体激光器光束整形的变发散角公式,根据该公式设计了一个变发散角半导体激光器光...     

弱湍流信道无线光通信分集接收合并技术

为了克服大气湍流所造成的信道衰落效应,分析了在弱湍流信道模型下基于强度检测脉冲位置调制方式的自由空间光通信空间（FSO）分集接收系统模型,推导了无分集系统的误时隙率计算公式。然后以此作为参考,在独立同分布的情况下,采用数值仿真的方法,分别对比分析了最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和选择性合并（SC）的误时隙率性能。结果表明,3种合并技术中,误时隙率性能改善最优的是MRC,其次是EGC,而SC的改善性能最差,但是SC实现相对容易。利用分集接收合并技术可以有效改善FSO系统的性能,并且具有较好的抗大气信道衰落能力,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

基于白光LED的可见光通信系统设计

基于白光LED提出一种可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统设计方案。详细给出了该方案的系统原理与组成、可见光通信发射机设计和可见光通信接收机设计,并给出了信号光/电转换、电信号调制/解调以及最终将传输的数据信息解调还原出来的详细过程。测试结果表明,该系统实现了可见光数据传输的功能,具有通信距离远、可靠性高及体积小等优点。     

参物光夹角和光强比对全息图拍摄效果的研究

对全息照相实验参考光与物光的夹角和光强比的取值范围进行探讨。拍摄不同夹角和光强比的全息图,观察其再现像的效果。实验表明,参考光与物光的夹角在0～140°、光强比为2:1～120:1的取值范围,可得到较满意的结果。