卫星星内漫反射无线光通信系统设计

卫星星内漫反射无线光通信系统利用漫反射光作为传输介质替代传统的有线电缆,对卫星的减重、降能耗发挥了巨大作用,并可简化卫星在组装、集成和测试(AIT)阶段的工作。分析和仿真了卫星星内空间漫反射光传输链路。通过使用红外LED发射光信号,PIN光电二极管接收光信号来完成光电信号之间的转换,并结合CAN总线通信系统,设计了一套卫星星内无线光通信系统。系统在星内空间模拟平台上进行测试,实现了可视链路上1M波特率和非可视漫反射链路上500K波特率的稳定通信。     

基于51单片机的LED可见光通信系统

LED可见光通信是应用前景非常广阔的新兴无线光通信技术.根据可见光通信原理,组建了基于STC89C52RC单片机的LED可见光通信系统,发射板和接收板具有较小体积和较低成本.系统链路采用直射式形式,光强度调制——直接检测技术,通过对白光LED的高速调制,利用串口调试软件验证了PC机间的LED可见光通信.实验结果表明,系统在PC机间能够实现简单的单工数据通信.     

超混沌理论的可见光通信物理链路数据加密研究

可见光通信安全性较强,但是依然存在着链路数据攻击的威胁,为了保障可见光通信物理链路数据的安全,提出超混沌理论的可见光通信物理链路数据加密方法。为了提升数据加密性能,构建可见光通信物理链路模型,以此为基础,采用幂指数描述链路的传输损耗,依据对数矩母函数获得可见光通信物理链路数据的分布。建立链路数据安全采集模型获取链路数据,以获取链路数据为依据,基于超混沌理论生成链路数据混沌序列,结合异或逻辑运算方式,制定可见光通信物理链路数据进行加密与解密程序,执行制定程序即可实现可见光通信物理链路数据的加密。通过实验数据显示:本方法的数据加密速率在700 kB/s左右,而传统方法不到400 kB/s,数据加密成功率将近80%,传统方法只有50%多,说明本方法比传统方法的加密速率更快,数据加密成功率更高,充分证实了本方法应用性能更好,能够为链路数据安全提供更佳的保障。     

超混沌理论的可见光通信物理链路数据加密研究

可见光通信安全性较强,但是依然存在着链路数据攻击的威胁,为了保障可见光通信物理链路数据的安全,提出超混沌理论的可见光通信物理链路数据加密方法。为了提升数据加密性能,构建可见光通信物理链路模型,以此为基础,采用幂指数描述链路的传输损耗,依据对数矩母函数获得可见光通信物理链路数据的分布。建立链路数据安全采集模型获取链路数据,以获取链路数据为依据,基于超混沌理论生成链路数据混沌序列,结合异或逻辑运算方式,制定可见光通信物理链路数据进行加密与解密程序,执行制定程序即可实现可见光通信物理链路数据的加密。通过实验数据显示:本方法的数据加密速率在700 kB/s左右,而传统方法不到400 kB/s,数据加密成功率将近80%,传统方法只有50%多,说明本方法比传统方法的加密速率更快,数据加密成功率更高,充分证实了本方法应用性能更好,能够为链路数据安全提供更佳的保障。     

应用于可见光通信的上行链路方案探讨

基于对采用射频、可见光、780⁹50 nm红外光作为可见光通信上行链路的分析,提出了采用1 550 nm激光作为可见光通信上行链路的全新方案,在典型室内应用场景下,与下行的可见光链路共同构成一套波分双工全光通信链路,其上行链路可达1 Gb/s。1 550 nm激光上行链路同样具有速率高、无电磁干扰、与保密性好等与可见光通信相一致的特点,可以成为可见光通信上行链路候选方案之一。     

复杂环境中海上通信局部通信链路中断预测

由于海上环境复杂且易受到日凌现象的影响,通信链路容易中断。为了及时恢复正常通信,提出复杂环境中海上通信局部通信链路中断预测方法。分析复杂环境中海上局部通信链路中断原因,构建基于波浪滑翔器的通信链路中断预测框架,在该框架中计算波浪滑翔器链路中断回波时间,确定中断回波信号所在的位置,从而得到海上通信局部通信链路中断预测结果。由实验结果可知,该方法预测在暴雨环境的1.0～1.3 s、2.0～2.7 s、暴风环境的2.0～2.5 s出现接收信号丢失情况,与实际情况一致,说明该方法的预测结果精准。     

包含非视距链路的室内可见光通信倾角式光学接收端的设计与分析

室内可见光通信是一种利用室内照明白光LED灯来实现高速通信的新兴技术。当接收器在室内角落时较大的接收角限制了光电探测器的接收功率,从而降低了系统信噪比。为了实现接收器在室内各个位置处均能获得最大功率,提出了包含非视距链路情况下(墙壁一次反射)倾斜探测器接收面的设计方法,即在考虑视距链路(直射)的同时,还考虑了墙壁一次反射非视距链路下倾斜接收器的倾角设计。在室内各个位置处的最优倾斜角度可以通过牛顿算法得到,该快速算法的迭代次数仅为3~4次。仿真结果表明,倾斜接收器后系统最小信噪比提高大约5 dB,最大信噪比和平均信噪比均提高大约2 dB。尤其对改善室内角落处的信噪比最为显著。     

多链路即时通信干扰信号广域监测系统设计

为了实现多链路即时通信信号实时、可靠传输,针对干扰信号设计了一种广域监测系统。系统硬件主要包括通信发射机、通信接收机和干扰机三部分。接收机通过滤波器将接收的原始信号转换成中频信号,利用扩频器完成信号识别,分析数据信息状态,确保信号同步。通信信号发射机利用DSP进行信号处理,采用PCM完成数据编码,减少内部冗余信息,使用干扰检测机内部的减法器,消除模拟信号的相关信息,完成序列匹配,补充各项信号。分析干扰信号的内点方式,完成报文数据编码,在多链路通信信道内部完成鲁棒性优化,识别信号信息,通过参数校验完成识别处理,确定内部的通信干扰信号。实验结果表明,设计的多链路即时通信干扰信号广域监测系统传输精度在95%以上,能够快速完成信号监测,具有较好的实际应用效果。     

LED交通灯的光通信系统信道建模与分析

LED交通灯作为智能交通系统中的光通信媒介具有广泛的应用前景。只有对LED交通灯的通信传播信道特征有充分了解才能确保所设计的可见光通信系统具备令人满意的性能,而构建信道模型则是一种花费比较小且较为灵活的替代手段。采用微分元素表征方案构建直射链路和一次路面反射链路的信道模型,分析了典型天气条件、接收机位置、传输距离和不同路面反射对通信系统传输特性的影响。仿真结果表明：信道建模时应忽略沥青和积水路面漫反射对通信的影响,考虑冰和积雪路面漫反射对信号接收的影响;汽车距离光源表面越近,接收信号越强;同时验证了接收机安装在汽车顶部接收信号的效果最佳。     

融合PLC的LED可见光通信音频传输系统的研究

针对音频信号的可见光通信传输,给出一种简单可行、性能稳定的LED可见光通信音频传输实验系统.该系统利用生活中常用的电脑(或手机等)、有源音箱和简单的电路,在3W大功率LED光源直射下,实现了50cm传输距离内良好的音频信号传输.在该系统基础上,尝试性地组建了融合PLC的LED可见光音频传输实验系统,初步实现了音频信号在融合PLC的系统中的短距离传输,对于输出音频信号的音质存在进一步研究改善的空间.     

端面抽运对组合抽运DPL振荡光的控制作用

为了在大功率激光二极管抽运固体激光器（DPL）中实现高光束质量和光束的可控制性,提出了激光二极管端侧面组合抽运DPL方案,建立了端侧面组合抽运模型,分析了端面抽运光对振荡光的控制作用,并进行了实验验证.由数值计算和实验结果看出,相对于侧面抽运,端侧面组合抽运DPL中端面抽运光的运用,使零阶模的竞争能力明显提高,光束质量得到了很大改善.总抽运功率一定时,端面抽运功率越大,零阶模的竞争能力越强,输出光束质量越好.因此通过改变端面抽运功率的比例,提高光束质量,并实现对振荡光的控制.     

An indoor calibration light source of the transmissometers based on spatial light modulation

Turner spectroscopic system which achieved a spectral resolution of less than 1 nm in the range from 380 nm to 780 nm. Then, the calibration light source’s spectrum matching model is established and the digital micromirror device (DMD)’s surface illuminance distribution law is simulated and analyzed. Finally, the MOR error of the calibrated light source is inverted. The results show that the simulation spectrum error of the 2 700 K absolute color temperature is below ±7.4% in the wavelength range from 380 nm to 780 nm, and the MOR error meets the requirements of the International Civil Aviation Organization in 40—2 000 m of MOR.     

Smart windows switch on the light

Optical switching devices for regulating incident solar energy that can replace traditional windows in buildings, vehicles, and aircraft are discussed. The chromogenic material in these smart windows exhibits a large change in optical properties with variation in applied electrical field, charge, light intensity, spectral composition, or temperature. The optical change transforms the material from a highly transmitting state to a partly reflecting (or absorbing) state over all or part of the visible and solar spectra. The optical switching can be activated electrically or nonelectrically. Electrically activated types, including electrochromic, liquid-crystal, and dispersed-particle (electrophoretic) devices, as well as devices based on reversible electrodeposition, and nonelectrically activated types, including devices based on photochromic and thermochromic materials, are described     

基于可见光系统的杂散光评价方法研究北大核心CSCD

随着光电成像技术日新月异的发展,杂散光干扰现象成为光电系统难以回避的问题。为了更好地表征可见光光学系统杂散光程度,解决现有评价方法——PST算法,无法表征杂散光入射在像面的总能量和能量分布的问题,本文提出一种优化后的等效PSTη计算方法。以一种可见光光学系统为例,通过杂散光仿真软件得到太阳光相对系统光轴各离轴角度的杂散光数据,分别使用原有PST算法和PSTη算法与杂散光辐照度分析图进行对比,结果表明PSTη算法在传统PST计算值一致时,能够更为准确表达杂散光变化趋势,由此可以更好的表征可见光光学系统杂散光分布情况。以PSTη作为评价指标设计了可见光光学系统杂散光抑制措施,验证了PSTη具备指导实际杂散光分析抑制工作的能力。该评价指标也可以推广到其他波段的成像系统中。     

强光对微光装备作用效应仿真研究

通过研究火焰的辐照特性、目标辐射与反射特性、传输路径大气效应,建立了野外强光干扰试验的光学辐射和传输模型;通过研究微光装备的信号响应特性模型、光学传递函数模型、渐晕和噪声模型,建立了强光作用下的增益特性、饱和特性和对比度特性模型,揭示了干扰光强与装备响应的变化规律;并在此基础上,构建了强光干扰动态场景与仿真平台,实现了强光源干扰微光系统综合效应模拟。     

光斑光强渐变测量通信光纤数值孔径

数值孔径NA(Numerical Aperture)是通信光纤的一个重要光学参数,表征了光纤的集光能力.它与光纤传输系数的计量有密切关系,对通信光纤的传输带宽有很大影响.光纤数值孔径的测量方法有多种,文中设计了一种用于通信光纤数值孔径快速测量的装置,该装置包括光源、刻度旋转台、微调机构及数字仪表等单元,测量基于光斑光强渐变机理,根据仪表显示值在临界点突变可确定被测光纤的数值孔径,实验表明该装置测量稳定可靠,多次测量平均值的重复性优于2%.     

红宝石激光放大实验

在固体激光器中,为了满足激光输出的某些指标,如单模输出、高功率窄脉宽、较长相干长度等,必须在谐振腔内采用小孔选横模、标准具选纵模和某种调Q技术以压缩脉宽等项技术措施。这样就使腔内的损耗大大增加。 为了保证某些特定指标,而且又能保证有足够的输出能量和功率,必须采用激光放大技术,从而实现短脉冲、大能量的高功率输出。     

Comments on the self-focusing of short light pulses

A simple analysis of the self-focusing of a short pulse shows that the distance at which the focal region first appears exceeds the minimum focusing distance Zfby an amount dependent upon the initial pulsewidth. This focal region subsequently expands as it moves down the medium, the limiting width being the width of the portion of the pulse above the critical power.