自由空间光通信系统天线阵接收的误码率分析

为了提高通信链路接收端的接收性能,降低系统的误码率,提出了分布式天线阵接收技术.采用开关键控(OOK)强度调制直接检测(ID/DD),研究了对数大气湍流信道下自由空间光通信的性能.在接收端我们采用最大比合并(OC)和等增益合并(EGC)技术,推导出分布式天线阵接收的平均误码率表达式.仿真结果表明,等增益合并下,误码率的性能受天线阵子天线个数的影响比较大;选取最佳的分布式天线阵子天线的个数和减小子天线的间距可以降低信道误码率,提高空间光通信的接收性能.     

自由空间光通信的最大后验概率检测

为了减小大气闪烁对自由空间光通信的通信性能的影响,基于光信号的对数振幅序列服从联合高斯分布特性,提出了一种最大后验概率算法,给出了随时间变化的判决阈值.模拟结果表明,此算法可以有效减小大气闪烁对通信性能的影响,降低其误码率.     

一种新型的自由空间光通信调制方式

针对脉冲位置调制(PPM)和差分脉冲位置调制(DPPM)等方法存在的问题,提出了一种新的双宽度多脉冲位置调制(DDMPPM).给出了相应的编码结构,分析了传输容量、带宽需求和平均功率效率,研究了弱湍流信道模型下的差错性能,并与开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、多脉冲位置调制(MPPM)、脉冲宽度调制(PWM)...     

空间相干光通信外差效率及天线像差的影响

空间相干光通信中接收天线像差会使光外差效率下降.对本振光为高斯分布,信号光为爱里斑分布的光外差效率进行了研究,给出了无像差时外差效率的解析表达式.当焦平面上爱里斑半径与本振高斯光束光腰半径之比为1.71时,有最大外差效率81.45%.然后以本振光为理想的高斯光束,信号光受像差的影响,研究了倾斜、离焦、球差、彗差、像散等像差引起的光外差效率损失,给出了存在像差时外差效率的一维积分表达式.研究表明即使在采用离焦校正后,一个波长的球差引起的附加外差效率损失仍可达0.9 dB.因此对于爱里斑位于光轴上的接收天线,在设计时需仔细处理球差的影响.     

OAM光通信技术研究进展

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)为光波的空间域提供了新的维度资源,吸引了越来越多研究人员的关注。由于具有不同OAM模式值的涡旋光束相互正交,因此将OAM模式引入传统光通信领域,衍生出两种新的应用机制--OAM键控(OAM-SK)与OAM复用(OAM-DM),这为未来实现高速、大容量及高频谱效率的光通信技术提供了潜在的解决方案。本文将从OAM光束的类别和产生方法等基本概念理论出发,对这两种通信应用机制相关的典型研究案例做简要概述,并重点论述三种关键技术,包括OAM光束复用技术、OAM光束解调技术以及OAM光通信的大气湍流效应抑制技术。最后,对OAM光通信技术的未来发展趋势及其前景进行了分析与展望。     

光纤耦合效率与接收光强计算研究

由于用近似方法计算出的光纤耦合效率和接收光功率与实验测量之间存在差异,有必要探讨更准确的计算方法以满足应用的需要。通过对径向变量的积分,导出了在高斯光强分布下对接收光纤端面进行面积分计算的一元积分式,从而可以快速准确地对光纤的耦合效率和接收光功率进行数值计算。对62.5/125多模光纤的耦合效率和接收光功率进行的数值计算和实验测量说明,光纤的耦合效率只有用准确的数值计算才能给出与实际相符合的计算结果。使用芯径较大的接收光纤测量出射光束的近场光强分布时,光纤接收光强分布较光束的光强分布有较大的展宽,其相对误差甚至可达60%。     

逆向调制无线光通信空间分集分析

在逆向调制无线光通信系统中,大气湍流对系统的影响大于传统的无线光通信系统。本文研究了一种基于逆向端调制器分集的逆向调制无线光通信系统,以减小大气湍流对系统的影响。利用相位屏法,建立了弱湍流下的激光大气的传输模型,对比分析了逆向调制无线光通信系统逆向端逆向调制器分集和不分集分别所受到的大气湍流的影响。结果显示在相同情况下,逆向调制无线光通信系统在逆向端对逆向调制器进行分集能抑制大气湍流对系统的影响,使整个系统的闪烁指数下降。     

湍流对气流分级效率影响的研究

以湍流脉动分量服从正态分布的假设为基础，导出湍流分级效率影响的数学方法，方程数值解表明，湍流度越大对分级效率的影响越大，湍流对所有粒径的颗粒都有影响，但不会导致“鱼钩效应”的产生。     

湍流对气流分级效率影响的研究

以湍流脉动分量服从正态分布的假设为基础,导出湍流对分级效率影响的数学方程。方程数值解表明,湍流度越大对分级效率的影响越大,湍流对所有粒径的颗粒都有影响,但不会导致“鱼钩效应”的产生。     

2.07μm光纤激光在弱湍流条件下的传输特性研究

本文报道了一种2.07μm波段可调谐主动锁模光纤激光并在室内模拟大气湍流条件下进行传输特性研究。增益介质为1.5 m长的掺钬光纤,主动锁模通过LiNbO3强度调制器在腔内引入周期强度调制实现。腔内引入非线性偏振旋转效应实现波长2058.4nm^2078.6nm可调谐。实验获得了稳定的基频锁模脉冲和10阶,24阶,48阶谐波锁模脉冲,对应频谱信噪比为66.79 dB、61.37 dB、54.82 dB和49.66 dB。锁模脉冲经过数字调制后在实验室内大气湍流模拟池中进行传输,分别获得了?T为70℃,140℃和210℃时三种湍流强度和背对背条件下的眼图;与背对背条件相比,在?T=210℃时光信噪比降低了9.14 dB。     

FSO中分层空时编码的串行干扰消除算法

自由空间光通信(FSO)中的分层空时编码(LST),能极大地提高系统的传榆速率,但误码率较大,严重影响光通信系统的可靠性.在分析了光强起伏的特性之后,建立了湍流信道中多输入多输出(MIMO)信道的模型;提出了采用串行干扰消除算法来完成FSO中分层空时编码译码的方法,并和线性译码算法的性能进行了对比.最后,利用仿真实验进一步验证了该方法的可行性.结果表明:在FSO中,采用串行干扰消除译码算法时的误码性能明显优于线性译码算法的误码性能.     

高斯光束到光纤的单透镜耦合

分析了基模高斯激光束到单模和多模光纤的单透镜耦合过程中的各种损耗,把多模光纤的光场用高斯分布近似,采用模场耦合理论计算了基模高斯光束到单模和多模光纤的单透镜耦合效率.模拟计算了当激光-光纤耦合系统的工程参数(光束束宽、光纤数值孔径和光纤的纤芯芯径)一定时,单透镜耦合效率与所选用透镜的焦距之间的关系.并利用532mn激光(M2≤1.05)在几种不同焦距的透镜下对纤芯直径为3.μm的单模光纤和25μm的多模光纤进行了耦合效率的测定实验,得到了与理论计算基本吻合的实验结果.     

基于ARM和GPRS远程数据传输的光纤智能结构监控系统

提出并设计了一种基于Advanced RISC Machines（ARM）和General Packet Radio Service（GPRS）的远程数据传输系统,该系统用于光纤智能结构的健康监控。系统包括光源、光纤智能结构、光电检测电路、远程终端单元（RTU）、GPRS网络、Internet和监控中心服务器,其中终端单元由ARM微控制器和GPRS无线通信模块组成。RTU与监控中心之间是通过GPRS网络和Internet来进行数据交换的,在监控中心收到的数据中包含了复合材料智能结构的健康状态信息,通过对数据的处理就能判断材料结构的健康状态,从而达到对智能材料结构的健康状态进行远程监控的目的,同时还进行了相应的承载试验以及损伤定位研究。试验结果表明：该监控系统实现了对光纤智能结构的无线远程监控和损伤定位,且性能稳定可靠,为复合材料结构的健康状态监控提供了一种新方法。     

光纤耦合成象系统的光学传递函数计算和分析

主要分析了光纤与ＣＣＤ耦合技术各单元的参数的关系，通过变换实验系统中耦合物镜的参数，得到了不同的实验结果，从理论上给出了整个系统传递函数的数学模型，并对实验系统作模拟计算，与实验结果进行比较，分析出对实验系统光学传递函数的影响因素。     

空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究

研究平板形菲涅耳太阳聚光透镜的光学问题,给出了线聚焦和点聚焦透镜的设计方法,讨论了设计参数对透镜光学效率的影响,为这类透镜的最优设计提供理论依据。     

High Performance and Stable All‐Inorganic Metal Halide Perovskite‐Based Photodetectors for Optical Communication Applications

Photodetectors are critical parts of an optical communication system for achieving efficient photoelectronic conversion of signals, and the response speed directly determines the bandwidth of the whole system. Metal halide perovskites, an emerging class of low‐cost solution‐processed semiconductors, exhibiting strong optical absorption, low trap states, and high carrier mobility, are widely investigated in photodetection applications. Herein, through optimizing the device engineering and film quality, high‐performance photodetectors based on all‐inorganic cesium lead halide perovskite (CsPbI_xBr_3–x), which simultaneously possess high sensitivity and fast response, are demonstrated. The optimized devices processed from CsPbIBr₂ perovskite show a practically measured detectable limit of about 21.5 pW cm^?2 and a fast response time of 20 ns, which are both among the highest reported device performance of perovskite‐based photodetectors. Moreover, the photodetectors exhibit outstanding long‐term environmental stability, with negligible degradation of the photoresponse property after 2000 h under ambient conditions. In addition, the resulting perovskite photodetector is successfully integrated into an optical communication system and its applications as an optical signal receiver on transmitting text and audio signals is demonstrated. The results suggest that all‐inorganic metal halide perovskite‐based photodetectors have great application potential for optical communication.