并行多处理机系统中的光纤互连网络的设计与实现

在并行多处理机系统中应用光纤互连网络完成处理单元之间的数据交换,可以极大地提高系统中数据通信的速率、带宽、抗干扰性和准确可靠性.本文详细阐述了并行多处理机系统的体系结构、实现方法、性能分析和实验结果.     

基于MEMS光开关的机群系统光互连网络

基于MEMS光开关设计了星型环型混合拓扑的光互连网络,为其开发了具有硬件路由功能的光互连网络控制卡(ONIC),以LAN为控制网络实现了对MEMS光开光的动态配置。提出了影响网络系统整体性能的关键因素,分析并测试了光互连网络的通信性能。环网稳定带宽达51Mb/s,峰值数据传输率可达1Gb/s,且数据量在3Mb以上时,网络整体性能明显提高。     

自由空间光学Comega多级互连网络特性研究

光学Ｃｏｍｅｇａ网络是一种新颖的易于光学实现的多级光互连网络。本文对该网络结构及特性进行了详细分析，和到了网络的互连函数，并给出了它与Ｓｔａｒａｎ，Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ，Ｏｍｅｇａ，Ｂａｎｙａｎ及基准等常见网络的拓扑等价证明。     

具有旋转连接功能的双层光互连网络设计

在设计的双层光互连网络中,上层网络是星型连接,依靠数字路由结点进行通信.单通道最大传输速率为1.4 Gbps,数字路由结点吞吐率大于10 Gbps,底层为网络接口卡和结点机连成的环形网,峰值传输速率为1.056 Gbps.在底层网络中个别结点机与传感器之间配置有光纤旋转连接器,可传输动态数据.经计算,环网内最大通信延迟时间小于5.292 μs,互连网络的平均通信延迟时间为11.03 μs,环形网络的最大数据传输带宽为50 Mbit/s.     

光互连技术在信号处理中的某些应用

叙述了近年来在天津大学研究及开发光互连网络的情况。这些研究围绕着解决信号传输中的延迟和通信带宽,开展的研究工作有：完成包括64个处理器的光电混合处理器阵列系统;giga—bit／s机群系统光互连链路;在链路中采用时分复用技术(TDM),实现了“虚拟并行传输”;在链路中设计了硬件路由功能,并组成光环网;在网络系统中实现波长路由,并建立了波长路由双环网,采用该技术可以避免路由延迟;在光互连网络中应用了MEMS光开关,实现了星型一环形二级结构;用同步光传输技术实现了多通道数据传输卡。     

基于1149.7标准的测试生成方法研究

单芯片多核设计、片上系统等技术的不断发展为边界扫描技术带来了新的挑战,多扫描拓扑的测试矢量自动生成也成为了研究的重点与热点。基于1149.7标准对测试生成方法进行了研究,包括互连测试矢量、调试应用指令及数据和寄存器配置命令的生成,提出了测试生成的总体框架,以VS2008作为软件平台搭建自动测试生成系统,从数据库中提取目标板信息对寄存器进行配置,生成互连测试矢量或调试数据,最后将生成的信息插入数据库中,在互连测试矢量生成过程中,提出了一种基于边界扫描寄存器的功能来设置网络结点类型的新方法,有效地完成了对复杂网络的测试。     

未来计算系统中的光互连

论述了光互连网络对巨型计算机和智能计算机发展的重要作用，指出了光互连网络是解决目前电子计算机中通信“瓶颈”的关键，讨论了采用光互连的物理依据，强调了光互连网络的高效，快速和大容量特性。最后分析了我们正在研究的光学交叉开关互连网络的几个关键参数和初步实验结果。     

光纤倒像器调制传递函数测试结果的加权修正

狭缝式调制传递函数测试系统可以测试光纤倒像器的调制传递函数,但由于测试过程中较多的人工参与,使得调制传递函数测试结果的重复性较差。针对影响光纤倒像器调制传递函数测试重复性的数据采样、积分时间以及人眼疲劳特性进行了分析,给出了针对数据采样和积分时间的解决方法,针对人眼疲劳特性提出了基于人眼时间递增因子的加权修正方法。对6块光纤倒像器的调制传递函数进行了三批次测试,并对测试结果进行了直接校正和加权修正的比较,结果表明:加权修正较好地解决了测试重复性问题,被测6块光纤倒像器加权修正后的调制传递函数最大重复性偏差不超过7%。     

一种新型的光电混合多项式求值并行处理系统

本文提出了一种新型的并行求解多项式值的光电混合数字计算系统。系统中,我们采用了一种新的自由空间互连网络:逆全混洗互连,并用一特殊的组合棱镜和向列型液晶空间光调制器配合,在光学上实现了逆全混洗互连。     

基于SQLite的边界扫描互连测试矢量生成设计

互连测试是边界扫描技术的主要内容之一,在分析IEEE1149.1的基础上,给出一种基于嵌入式开源数据库SQLite的边界扫描测试系统中互连测试矢量生成的设计。利用SQLite数据库中存储的被测电路的扫描链路信息和器件等信息,得到扫描粗链并进一步形成扫描细链;利用可测网络信息结合测试算法产生测试矢量。最终将测试矢量在扫描细链上对扫描单元赋值即得到扫描链的互连测试矢量集。测试结果表明,该设计可快速生成测试矢量而缩短测试时间,具有较好的应用前景。     

Applications of angled-mirror in fiber-optic sensors

An angled-mirror as fiber-optic sensor's reflective modulator is introduced. This paper reports two optical-fiber sensors based on the angled-mirror reflective modulator. One is fiber-optic sliding sensor, the other is called fiber-optic three-states-position sensor.     

芯轴型光纤水听器频率特性研究

提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的结构模型,并对其频率特性作出研究.通过对带空气腔芯轴型光纤水听器的基本原理和结构进行分析,得出光纤与弹性筒作用的相互关系;通过建立动力学等效模型,得出带空气腔芯轴型光纤水听器频率特性的理论模型.通过对各个参量进行分析,指出芯轴型光纤水听器频率特性的主要制约因素与改善方法.根据提出的结构,在一定参量下的制作出探头,经过试验测试,其3 dB带宽达到了30 kHz左右,验证了提出的模型理论.     

光缆弯曲对激光能量传输效率的影响

研究了激光火工品系统中光缆弯曲对激光能量传输效率的影响.对7种不同规格光缆在弯曲半径R为2.5~175 mm范围内的弯曲传输特性进行了试验研究.结果表明,R/2a＜50 时,透光量已开始下降;R/2a≈20 时,激光能量传输效率明显下降.根据实验结果,通过数据拟合处理得出了7种规格光缆弯曲损耗的半经验公式,该公式可以直接用于激光火工品系统光缆的传输设计.     

3维VSP光纤检波器井下地震采集系统

介绍了一种用于石油勘探的井下3维VSP(Vertical Seismic Profile)采集系统设计方案,实验验证该系统达到了可测量动态范围80 dB(可测量最大值与最小之比),系统采集、处理和传输的总延时低于200 ms(2 kbit/s采样率)的指标,适用于井下VSP采集.系统采用六级光纤加速度传感器组成阵列,其中每级传感器由三个麦克尔逊干涉仪构成.使用高速DSP处理芯片实现相位产生载波(Phase Generated Carrier,PGC)解调等算法以获得地震波信号;同时应用多个ARM处理器设计光纤检波器阵列控制器以及阵列内部总线.     

Fiber-Optic Current Sensor Using Passive Demodulation Interferometric Scheme

An interferometer using a Faraday rotator with 22.5 rotation bias is proposed for the use of a fiber-optic current sensor (FOCS) to demodulate phase signals passively. High sensitivities and extra low distortions are obtained by this passive demodulation interferometric scheme (PDIS). The Verdet constant of optical fibers at 1300 nm is evaluated to be 4.5 murad (A rms.turns), which is in good agreement with the literature. With signal distortions always below 0.8 %, the proposed scheme should be significantly effective for the demodulation needs of an FOCS. The PDIS also could enable a FOCS to directly connect with fiber-optic communication networks for the implementation of long-distance remote and multiplexing sensor systems. Moreover, electric shock concerns on current intensity measurements of high-voltage power delivery systems are greatly reduced.     

光纤水听器灵敏度测试研究

研制了一套简单可行的光纤水听器灵敏度校准装置,提出了一种简便的测量方法——比对法:将标准压电水听器探头和光纤水听器探头置于同一声场中，并将两探头的输出同时接到数字示波器上进行比对测量.研究表明,振动系统中的盛水容器具有一定的壁厚（>10 mm或1/10桶的外径）时，可将振动系统的谐振峰移出工作频段范围（3~1000 Hz）外.利用此装置结合比对法,校准系统简单，校准速度快,实验的误差小于0.5 dB,能满足一般光纤水听器灵敏度的校准需求.     

光纤化学传感技术研究近况

光纤化学传感器作为传感器的一个重要分支,结合了化学和光学的相关技术,将化学制膜、光纤技术以及化学分析中的分光光度法、拉曼光谱、荧光光谱、折射率检测等方法相融合,以其微型化,抗电磁干扰,传输信息量大,拥有自身参比等特点不断向前发展。简要综述了光纤化学传感技术研究近况和未来的发展趋势。重点对光纤pH化学传感器、光纤离子化学传感器和光纤气体化学传感器进行了介绍。简要分析了常见的敏感膜制备方法如化学键合法和溶胶凝胶(sol-gel)等方法。新型光纤——微结构光纤的出现为光纤化学传感器开辟了新的发展方向。由于其具有大的内表面积,结构设计灵活多样,光纤内部提供感应场所等特点,快速度成为光纤化学传感器的重要发展方向和研究热点。对微结构光纤衍生而来的新型光纤化学传感器进行了详细评述, 最后对光纤化学传感器的未来进行展望。     

芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度响应分析

提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的结构模型,并对其声压相移灵敏度的响应特性进行了研究.通过对空气腔芯轴型光纤水听器的基本原理和结构进行分析,得出光纤与弹性筒作用的相互关系;建立了动力学等效模型,得出带空气腔芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度表达式以及频率特性的理论模型;利用有限元方法,得到芯轴型光纤水听器的响应模型.根据提出的结构和确定的参量制作出相应的探头,经过试验测试,其3 dB带宽约为30 kHz,测试结果验证了提出的理论模型与有限元模型的正确性.     

空气背衬芯轴型光纤水听器加速度性能研究

对用于水声探测的光纤水听器,加速度相移灵敏度是一个重要的参数。本文采用有限元法对空气背衬芯轴型光纤水听器的加速度相移灵敏度进行了理论分析,并通过实验验证,得到了空气背衬芯轴型光纤水听器加速度相移灵敏度的优化规律,提高芯轴壳体的硬度可有效降低光纤水听器的加速度相移灵敏度,而改变芯轴壳体的厚度对水听器加速度灵敏度影响不大。