强湍流下并行中继自由空间光通信的中断分析

在大气强湍流条件下,对并行中继自由空间光通信系统的中断概率进行了研究.考虑大气衰减、大气湍流和指向误差对自由空间光通信系统传输性能的影响,建立了自由空间光通信系统的复合信道模型.基于此信道模型,推导了并行中继自由空间光通信系统端到端中断概率的解析表达式.最后,通过计算机仿真分析了发送功率、指向误差及通信距离对通信系统中断概率的影响.仿真结果表明,并行中继传输技术可以有效提高自由空间光通信系统的中断性能.此外,所推导中断概率的解析表达式可准确地评估并行中继自由空间光通信系统的传输性能,为未来自由空间光通信系统的设计提供理论依据.     

锥形光纤在空间光通信耦合系统中的应用

为了提高自由空间光通信的接收端耦合效率,将锥形光纤应用于光耦合,依据BPM算法的仿真结果使用熔融拉锥法制备了满足低损传输条件的锥形光纤。在实验上研究了锥形光纤和双锥形光纤模场传输特性。通过静态空间光-光纤耦合实验,对比了多/单模熔接光纤和锥形光纤光耦合效率和传输效率的差异,并研究了以上两种光纤结构耦合效率的横向偏移量容差。结果表明,锥形光纤的传输效率约为70%,具有低损传输特性、用于匹配后端单模光电子器件的良好滤波特性以及相比普通光纤更高的横向偏移量容差特性,因此可以广泛应用于自由空间光通信接收端光耦合、模式转换器等方面。     

紫外光通信大气传输特性及理论模型探讨

随着紫外光电器件的发展与成熟,紫外光通信作为一种新型的区域保密通信技术逐渐成为光学相关领域的研究热点.阐述了紫外光通信技术的原理,利用大气光学原理分析了紫外光大气传输的主要特性,结合目前国内外研究现状对比分析了紫外光大气传输特性的主要的理论模型和研究方法,并对紫外光大气传输特性研究的瓶颈和发展方向做了探究.     

基于投影光瞳分布的星地激光通信波前探测

为了解决星地自由空间光学通信系统中的提前角问题,采用了一种基于光强传输的新型波前探测技术——投影光瞳面分布（Projected Pupil Plane Pattern,PPPP）,并通过实验室实验验证了该技术的可行性。PPPP基于TIE光强传输公式,根据不同传输距离下光强分布的变化反解出大气湍流引起的波前畸变。由于PPPP采用的是上行通信激光本身的后向瑞利散射,其测量的大气湍流方向与通信卫星方向一致,因此可以有效解决星地激光通信中的提前角问题。实验模拟了1 m口径的地基望远镜作为上行激光发射装置和后向散射光斑成像设备,通过等效高度分别为10 km和17 km的上行激光后向散射光斑图像来实现对10 km以下大气湍流的波前探测。实验采用的波前畸变模拟装置包括空间光调制器和透明塑料片,实验结果表明,对不同的波前畸变PPPP和通用的夏克-哈特曼波前探测器可以实现相似的波前重构,两者重构相位的残差约为初始相位的30%。     

雨滴在船舶大气激光通信中的遮挡作用

虽然气候因素和大气本身对船舶大气激光通信系统的性能影响极大,但现有的研究多集中于讨论大气对激光束造成的散射衰减。本文指出在雨中的自由空间光通信主要受雨滴直接遮挡的影响,尤其是雨滴形成的投影间的重叠效应,该效应能够很好地解释大雨甚至暴雨中激光仍能通过的现象。文中结合雨滴尺寸分布模型,建立了船舶大气激光通信中雨滴遮挡作用的数理模型,对光在雨中的最大传输距离及其光强的衰减做了初步计算与实验。结果证明,该衰减模型是合理的,理论模型基本符合实验结果。该项研究为进一步探索船舶大气激光通信系统的性能奠定了基础。     

恶劣环境下大气信道激光通信传输特性研究

针对大气激光通信在复杂环境下的衰减比较严重,已有的大气衰减模型存在计算误差大的问题,研究了激光大气传输效应,分析大气通信信道特性。根据雨雾共存环境特性,修正已有的大气衰减模型,给出适用于复杂环境下的大气衰减计算模型。利用大气衰减模型,仿真分析无线光通信系统的链路余量。结果表明,计算链路余量时,采用已有的计算模型误差较大,采用修正的计算模型误差较小。     

汽车用LED前照灯UV辐射标准对比分析研究

大功率LED灯在汽车领域应用范围越来越广,但是大功率LED灯存在光辐射危害,尤其是紫外线(UV)辐射对人体以及汽车灯具自身的危害严重。本文对与UV辐射相关的光生物安全标准现状及发展进行了说明,同时对使用LED模块的汽车灯具及其他灯具标准进行对比,分析其中存在的差异和联系,提出了LED模块UV辐射检测中存在的问题,以及还有待进一步研究的检测方法。     

基于LED可见光通信的音频传输系统设计

可见光作为通信链路的信息载体,以绿色低碳的通信方式实现信息数据的交互。为了更好地开展可见光在通信系统的应用研究,从信号接入层、调制解调层、LED接口层以及应用处理层等软硬件方面设计基于低功耗微控制器的音频传输系统,利用白光LED作为灯源实现音频信号通信传输。在系统中,音频信号在发送侧被采集后,经过微控制器ADC处理,得到数字信号,通过改进型达林顿管结构形成载波调制音频信号,进而驱动大功率LED,LED发出包含数据信息的调制光信号。接收侧使用以光敏二极管为主的光电检测电路对信号接收,经过运放LM393组成的比较器对波形整形,在MCU串口处被接收解析,得到解调信号,最终通过运算放大器NS4890组成的功率放大电路驱动扬声器。实验输入两种信号进行测试,一种是发生器产生的正弦信号,另一种是手机播放的MP3音频信号,通过示波器的观察,可以在通道查看实时发送以及接收的波形,接收波形与发送波形的形状一致,实现了音频信号的无失真有效传输。系统硬件集成度高、体积小、功耗低,为音频传输提供一种新的实现方案,不断拓展可见光通信的应用领域。     

蓝光LED和GaN PD集成芯片双向照明通信性能研究

针对LED照明通信集成芯片的应用,设计了一种包括蓝光LED和GaN PD的双向通信集成芯片。工作时蓝光和紫外光形成两路光通信。集成芯片的小尺寸可使LED照明通信减少一半的灯珠数量以利于缩小系统体积。对集成芯片采用串口通信协议和开关键控(OOK)调制解调装置进行单向、双向通信测试及分析。实验结果显示,集成芯片实现单向照明通信时,紫外通信误码率在10-6以下,在双向通信且蓝光LED电流密度不大于2.8mA/mm2时,紫外通信误码率在10-3以下。     

星上LED定标光源可行性研究

发光二极管一直以来还没有被应用于星上定标,本文将针对其用做星上定标光源的可行性进行分析研究。首先针对LED的各项特性逐一进行分析讨论。通过老练试验测量了LED长时间的稳定性;对LED进行了开合实验;讨论了LED的电流特性;针对空间环境下的各种影响,对LED的冷热特性、真空特性、抗辐射特性进行了分析。实验得出 LED持续点燃1200h的衰减量少于1.2% ;发现其开合重复性很好,但存在10到15分钟的不稳定期;改变电流会引起LED发光强度和波长不同程度的变化;温度的变化也同样会给LED的发光强度、正向偏压以及峰值波长带来不同程度的影响;真空状态下,由于传输介质不同,LED的发光强度会有所增加,其封装材料真空挥发产生的影响不大;在抗辐射外壳的保护下,空间辐射对LED发光强度的影响不超过0.5%/year。经过分析讨论,证明将LED应用于星上定标是可行的。     

Correlation method for processing speckle patterns of dynamic light scattering by small particles based on spatial averaging of data

A correlation method for processing dynamic light scattering patterns resulting from laser radiation propagation through solutions and suspensions is proposed which is based on spatial averaging of measurement data on the correlation functions of the intensity of light scattered by small particles.     

单次散射近似研究非视线光传输中的误差

基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法建立了非视线光传输多次散射模型,引入大气光传输系统脉冲响应峰值大小,定量计算了单次散射近似研究非视线光传输时的误差大小。结果表明:大气吸收系数k_a对误差影响较小,误差随大气散射系数k_s和非视线传输光程S的增大而增大;当P值(k_s×S)＞3时,由于多次散射作用明显,误差＞80%;当P＜3时,误差随P值减小而减小,P＜0.3时,误差＜10%,此时单次散射近似可用来研究散射大气中非视线光传输问题。     

柔性光电器件光电特性分析

近年来,基于非晶铟镓锌氧化物的柔性光电薄膜晶体管在柔性显示、通信和探测等领域得到广泛应用。为提高柔性光电探测器的开关电流比和光谱灵敏度,文中基于SILVACO软件的ATLAS对柔性有源层非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管进行了模拟分析,研究在不同材料有源层厚度比情况下具有底栅电极结构的柔性光电器件的光电性能。分析结果表明,双有源层结构比单有源层结构薄膜晶体管有更好的电学性能,特别是在有源层结构厚度为40 nm的情况下,当铟锌氧(Indium-Zinc-Oxide,IZO)与铟镓锌氧(Indium-Gallium-Zinc-Oxide, IGZO)材料的厚度比为1:7 时,柔性光电器件具有最佳的开关电流比;在波长为300 nm的光照下入射光对光器件的关态电流增益影响最大,光电器件的积分灵敏度最高,说明其对紫外光较敏感,有望应用在军事通讯、空间科学、环境和生物细胞癌变监测等紫外光波段探测领域。     

Interference microscope-profilometer

The structure and functional capabilities of a digital optical microscope-profilometer capable of operating in two modes, those of micro- and nanomeasurements, are presented. The instrument operation principle is based on measuring the phase function of the wave front of light scattered by the measured surface. Software for the microscope-profilometer and its performance characteristics are considered.     

一种熔融沉积3D打印的高性能超材料吸波结构

高性能超材料吸波结构是近年学术界和工程界研究的热点,它通过单元结构的周期阵列排布形成吸波超材料结构,实现超材料的吸波层与自由空间的阻抗匹配,大幅提高对电磁波的吸收率,在隐形技术、通信天线及微波成像等军事和民用领域具有广阔的应用前景。基于超材料阻抗匹配原理,提出了熔融沉积3D打印技术制备超材料吸波结构的方法,实现了一种由聚乳酸（Polylactic acid,PLA）单元空腔和具有优异电磁特性的蒸馏水复合组成的超材料结构的精确设计与制造,获得了在8.2~30.0 GHz电磁波频带内具有90%以上吸波率的高性能超材料吸波结构。研究表明该超材料结构还具有良好的极化无关和宽角度吸波特性。所设计制造的超材料吸波结构具有性能强、厚度薄、质量小等诸多优异的特性,为推动高性能吸波结构的深入研究提供了一种新的思路。     

城市路灯智能监控管理系统研究

针对目前城市中路灯数量众多、布置分散、运行管理困难和没有通信功能的特点,研制一种用无线通信和电力线载波通信相结合的城市路灯智能监控管理系统。中央控制室和路段控制器之间采用无线通信,路段控制器与单灯控制器之间采用电力线载波通信。介绍了系统的主要功能、结构原理,并且给出了控制器的详细软硬件设计,采用模块化设计思想,结构简单、功能实用、可靠性高,符合现代路灯监控自动化的需要。     

基于紫外光的白酒杂质检测系统

白酒过滤中杂质沉淀物的检测一直是个难题,在深入剖析紫外光检测原理技术的基础上,利用杂质沉淀物对紫外光具有吸收峰这一特性,开发了紫外光检测转置,并采用P89V51RD2、SJA1000和PCA82C250构成CAN总线控制器,完成系统通信,结合上位机编程,开发了白酒杂质检测系统,可以精确地检测到杂质的存在,并及时完成报警和控制.     

Nanoprofiles evaluation of ZnO thin films by an evanescent light method

The extraction efficiency of evanescent light from ZnO nanolayers and their thickness profiles in the range of (1–105) nm was evaluated by a new microscopy technique, differential evanescent light intensity imaging method. It is based on capturing the evanescent light scattered by the layer of the material deposited on glass substrates. The analyzed ZnO films were obtained by pulsed laser deposition at 27°C and 100°C, using a nanosecond UV laser source. Microsc. Res. Tech., 76:992–996, 2013. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.     

可见光通信模型的实验室实现

从可见光通信的基本原理出发,设计制作了一个以单片机为控制核心的可见光通信模型,并在实验室中通过示波器检测传输结果,验证了一定距离内数据的传输结果,可用于课堂辅助教学。