自适应光学波前处理器的故障诊断系统设计

为了及时发现及定位基于FPGA(Field Programmable Gate Arrays)的自适应波前处理器执行过程中发生的问题, 提出一种针对该波前处理器的故障诊断系统以解决这一问题。根据调试及操作的需求, 该系统能够向上位机实时反馈当前波前处理各部分的执行结果及运行状态, 定位故障并分析数据误差。该系统在137单元波前处理器实验平台上进行了实验, 实验结果表明: 在处理器实时校正过程中, 监控系统反馈的数据及相关信息与相应理论值能够很好地匹配, 能及时发现故障并定位。该系统应用于大型地基高分辨率成像望远镜的自适应光学系统, 直观反映自适应光学波前处理器的运行过程及相应结果, 如发生故障, 可以及时发现并定位故障来源, 较大地提高了硬件及软件的调试效率。同时, 通过各阶段运行结果的分析, 有利于进一步提高各部分运算速度及精度。     

基于自适应光学的大气光通信波前校正实验

为了缓解大气光通信中由于大气湍流的影响而产生的波前畸变、反射等严重影响通信质量的现象,文章采用了自适应光学技术,即对畸变波前进行重构后再利用反射变形镜进行修正的方法,从理论分析、实验研究方面开展了自适应光学修正传输波前的研究工作。研究结果表明：在相同实验条件下,在保持链路误码率定量为（1×10-6）时,使用自适应光学技术比不使用时系统发射功率减小了50%。在近地大气激光通信中,自适应光学技术在增加系统增益,减小系统误码率方面效果显著。     

基于线性双向脉动阵列的自适应光学波前复原

针对自适应光学系统,提出了一种基于线性双向流水脉动阵列的快速波前复原方法。该方法结合直接斜率波前复原算法和线性双向脉动阵列工作特点,通过对复原矩阵进行PCT数据变换和引入资源共享,提高了阵列的单元利用率,减少了资源占用且保证了计算的实时性,同时具有阵列结构简单规整、模块性强、可扩展性好等优点。最后在FPGA上实现了61单元48子孔径自适应光学系统的波前复原,验证了方法的可行性。     

非相干数字全息自适应光学波前校正特性研究

非相干数字全息自适应光学是一种新型的自适应波前探测和校正的技术。它利用全息图可以完整记录光波场的特性进行波前探测,结合适当的数值再现算法对光波前像差进行校正。基于菲涅耳非相干相关数字全息术(FINCH),从理论上阐明了非相干数字全息自适应的基本原理,并给出了数值仿真结果。采用改进的迈克耳孙干涉仪光路配置,分别记录待观测物体与引导星的全息图,利用引导星全息图的复共轭对待测物光波进行波前校正,从实验上定量地研究了引导星尺寸、选取位置对波前校正效果的影响,在系统各光学元件给定的情形下,明确了引导星选择的空间和系统等晕区范围,实现了良好的波前校正效果。     

高速波前处理机中信号完整性分析

随着自适应光学(AO)系统的发展,波前处理机(WFP)中包含了复杂的高速I/O接口和多电平标准供电,使得WFP面临严重的信号完整性(SI)挑战,若不能有效解决这些问题,系统性能将会受到严重影响。文章使用场路混合仿真方法对高速波前处理机中并行多传输线间的串扰、高速传输通道上的反射及高速串行链路上的差分信号完整性问题进行了分析与仿真。结果表明通过增大间距与增加短路防护布线可有效降低串扰,通过终端与源端共同匹配的方式可减少信号反射,差分线不平衡会增加高速链路的共模噪声,最后进行了系统级高速链路仿真与实测,传输速度达6.25Gb/s,误码率低于1×10-12,满足系统要求。     

涡旋光束的自适应光学波前校正技术

涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束,其特点是其光强分布为环形,携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数,同时不同角量子数的光束之间相互正交,因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空间传输时会受到大气湍流的影响,进而产生波前畸变,因此需要采用自适应波前校正技术对畸变后的光束进行校正。文中对现有的涡旋光束波前校正技术进行了概述,重点介绍了笔者课题组提出的应用GS相位恢复算法和高斯光束探针相结合对涡旋光束波前畸变校正的技术及应用SPGD算法和泽尼克多项式对涡旋光束波前畸变校正的研究工作。     

Blind adaptive FRESH filtering for signal extraction

A blind adaptive method called the BA-FRESH (optimum frequency-shift) filtering technique is proposed and its convergence analyzed. The BA-FRESH filter does not require training signals nor knowledge of the statistics of the desired signal. It is capable of separating desired signals from spectrally overlapping interference by knowing only the cycle frequencies of the signals     

速率自适应同步RS-422信号的光纤传输

提出一种新的速率自适应同步RS-422信号光纤传输方案,利用Maxim公司MAX9247串行器和MAX9250解串行器芯片组和可编程器件FPGA实现速率从2.5～10Mb/S自适应的单向同步RS-422信号光传输,解决了常用同步RS-422信号光纤传输方法存在的缺陷.     

自适应估计信号个数的频谱信号提取算法

无线电监测频谱数据中包含有大量的信号,准确提取这些信号有利于掌握全频段的频谱使用情况。实际信号的频谱由于受噪声干扰,会出现信号频带内个别频点能量值低于检测门限的情况,此时传统的门限检测算法会将该信号错估为多个信号,产生多个虚假的相邻信号间隔,导致频谱信号提取的准确率下降。对此,根据虚假相邻信号间隔特点,提出一种自适应估计信号个数的频谱信号提取算法,该算法可自动、准确估计频谱监测数据中电磁信号的个数,并将对应的信号及频谱信息提取出来。实验结果表明,该方法具有自适应性、强鲁棒性和高准确性,有效提高了频谱信号提取的准确率,为军、民电磁环境的识别与掌握提供基础的电磁信号数据支撑。     

高度屈光不正人眼的视网膜自适应成像系统

为了更好的利用液晶自适应成像系统进行具有较大屈光不正人眼像差校正及视网膜的成像,建立了一套基于低阶像差自补偿的眼底自适应成像系统。该系统采用基于人眼调节特性的光学系统进行屈光补偿,用夏克哈特曼波前传感器进行实时的波面探测,将探测所得波前畸变进行波前重构,通过LCOS波前校正器进行高阶像差的波面校正提高系统成像质量。经过校正后系统波前误差得到有效控制。光学系统的分辨率接近70 lp/mm,已经到达该光学系统的衍射极限分辨。可以得出:液晶自适应视网膜成像系统可以满足高度屈光不正情况下的人眼视网膜成像要求。     

用于光学相位检测的数字信号处理系统

介绍了一种利用数字信号处理技术和虚拟仪器技术实现对微弱光学相位信号进行高精度频率、幅度测量的方法。该方法实现了反馈式数据采样率的设定、自适应数字带通带阻滤波器和全数字相敏检波等功能,并且可以对信号相位和强度以及谐波进行精确测量     

三值光学计算机解码器的信号判定系统设计

针对三值光学计算机解码器需要将三态光信号转换为三值电信号问题,基于光波偏振态的斯托克斯矢量原理,提出了三态光信号判定原理,并给出四种判定方法。为了便于工程实现,将振幅式三态光信号判定方法简化为运算器镜像式三态光信号判定方法,以此为基础制作了百位以上三值光学计算机解码器。对百位三值光学计算机编码器的输出进行了解码实验,实验结果验证了运算器镜像式三态光信号判定系统理论上的正确性和工程上的可行性。     

空间光通信ATP系统中光信号处理技术研究

讨论了自由空间光通信ＡＴＰ系统中位置误差信号的提取，高噪声背景下微弱光信号的检测方法以及如何选择合适的光电探测器。选择依据主要是：位置分辨率，接收视场角和灵敏度。     

四通道阵列偏振成像自适应光学系统设计

在大气湍流影响下,为了实现对远距离目标偏振成像,基于孔径分割技术和自适应补偿技术,设计了四通道阵列偏振成像自适应光学系统。偏振成像部分采用四通道阵列结构,每个偏振通道获取目标不同偏振分量的强度图像,从而实现同时偏振成像。采用闭环自适应系统对波前畸变进行实时补偿。光学系统的设计焦距为364 mm,F数为2.5,工作波长为1.06 μm,半视场角为±0.3°。设计结果表明,系统成像性能接近衍射极限,可以实现同时偏振成像和波前畸变的校正。     

非线性光传输系统中损耗对光信号传输的影响

文章采用非线性系统的守恒律和位力定理对光传输系统中损耗对载波光信号传输的影响进行了研究.研究表明,在普通光纤与色散补偿光纤的交界处,孤波的幅度有所降低,但其形状保持不变;光孤子通过放大器后其幅度得到放大,其形状将自动得到恢复.该信号可以高保真地在光纤中传输,具有理想信息载体的特性.