4×10Gb/s 400km 啁啾光纤光栅色散补偿研究

介绍了利用光纤光栅成功实现了4×10Gb/s 400km G-652光纤的色散补偿，各信道传输部分在误码率为10-10时，无误码传输的功率代价均小于2dB，且最好的功率代价为负值- 关键词： 光纤光栅 色散补偿 功率代价     

Gamma-Gamma湍流信道中大气光通信系统误码特性分析

大气信道中的大气湍流是影响无线激光通信系统性能的主要因素之一, 其引起的强度闪烁效应会对接收信号的提取和还原造成很大干扰。基于Gamma-Gamma概率分布的大气湍流信道统计模型, 研究了利用副载波相移键控(PSK)强度调制技术的大气光通信系统的误码特性; 推导了副载波二进制相移键控(BPSK)及开关键控(OOK)两种调制模式下的系统误码率表达式; 对在一定条件下的大气光通信系统, 比较了副载波BPSK和OOK两种调制模式的误码特性; 分析了链路特征、接收口径尺寸、通信波长和天顶角等因素对系统误码率的影响。结果表明, 增大接收孔径和通信波长都能有效地降低系统误码率, 而天顶角的增大则会使系统误码率增加, 副载波BPSK调制模式的误码特性要优于OOK调制模式的误码特性。     

结合高效BB84协议的差分密钥分发系统

提出一种新的相位编码方案,使用差分和高效BB84协议实现量子密钥分发.在保留差分编码优势的同时,此方案进一步增加系统的安全性.Alice端随机选择{0,π/2,π,3π/2}中的相位对信号脉冲进行调制,Bob端随机选择{0,π/2}中的相位对信号脉冲进行调制.为了提高成码率和简化系统,以η(η→1)的概率选取{0,π} 基对相位进行调制,此时系统运行差分编码,用于生成密钥;以(1－η)的概率选取{π/2,3π/2}基中的相位对脉冲信号进行调制.{π/2,3π/2}基的选用是为了增加系统维度和进行安全性评估,不用于生成密钥.设计相应的系统,利用微弱相干光脉冲在该新协议下进行编码,在接收端采用法拉第－迈克尔逊方式进行解码,在实验上实现了长期稳定的密钥分发,误码率＜5%,传输距离达85 km.     

42.8 Gbit/s DPSK信号的波分复用传输实验

实现了42.8 Gbit/s 差分相移键控调制信号的三信道波分复用传输实验.传输链路为410 km的标准单模光纤,分为四个放大段,采用色散补偿光纤进行色散补偿和掺铒光纤放大器/分布式喇曼放大器混合放大方式.给出了差分相移键控信号及其解调后的信号在背对背和传输后的光谱和眼图(中路波长信号).在接收端使用单端检测,给出中路波长的差分相移键控信号背对背情况和传输后的误码率曲线,并与单信道传输时进行比较.经过传输后的中路信号的误码率可维持在1.0E-3左右.     

42.8 Gbit/s DPSK信号的波分复用传输实验

实现了42.8 Gbit/s 差分相移键控调制信号的三信道波分复用传输实验.传输链路为410 km的标准单模光纤,分为四个放大段,采用色散补偿光纤进行色散补偿和掺铒光纤放大器/分布式喇曼放大器混合放大方式.给出了差分相移键控信号及其解调后的信号在背对背和传输后的光谱和眼图(中路波长信号).在接收端使用单端检测,给出中路波长的差分相移键控信号背对背情况和传输后的误码率曲线,并与单信道传输时进行比较.经过传输后的中路信号的误码率可维持在1.0E-3左右.     

基于微弱相干脉冲稳定差分相位量子密钥分发

基于差分相位量子密钥分发协议，对微弱相干光脉冲相位差进行编码，在接收端采用Faraday-Michelson系统进行解码.这种量子密钥分发系统具有密钥生成效率高、接收端干涉稳定性好、极限传输距离长等优点，同时还具有光路结构简单、易于在现有的技术条件下实现等特点，特别适用于远程光纤量子密钥分发.在实验系统中利用嵌入式微处理系统来控制量子密钥分发过程，进行了76 km的稳定光纤量子密钥分发实验，其原始密钥的误码率为5.3%. 关键词： 分相位 量子密钥分发 安全性 稳定性     

40 Gbit/s非等幅编码光时分复用传输系统

4× 10Gb s非等幅编光时分复用 (OTDM)传输系统采用增益开关分布反馈式激光器 (GS DFB)产生超短光脉冲 ,通过色散补偿光纤 (DCF)和梳状色散光纤链 (CDPF)实现了脉冲的线性和非线性压缩 ;利用啁啾光纤光栅实现色散补偿 ;在接收端 ,利用电吸收调制器 (EAM)实现了光时分复用信号的解复用 ;同时采用非等幅编码方案提取帧时钟。整个系统经过 12 2km的G .6 5 2光纤传输之后 ,误码率小于 10 - 9。     

强背景光下可见光大气湍流信道建模及分集接收技术

可见光大气传输系统面临的主要问题在于由大气湍流引起的光强闪烁和来自日光及其他照明设备的强背景光干扰,为了克服大气湍流造成的信道衰落效应及强背景光带来的噪声干扰问题,对室外可见光通信(VLC)强背景光大气湍流信道进行了建模。在接收端采用分集接收技术,在相同的发射功率下提高系统误码率(BER)性能。构建了在强背景光大气湍流信道模型下基于强度检测脉冲位置调制(PPM)方式的室外长距离可见光分集接收系统模型,在几十微瓦功率背景光噪声下,实现了800 Mb/s PPM信号的仿真系统传输。基于此系统分别研究对比了最大比合并(MRC)、等增益合并(EGC)、选择性合并(SC)3种分集合并方式的误码率性能。结果表明,在相同的发射功率下,误码率性能提升最大的是MRC,其次是EGC,SC最差。以7%前向纠错码(FEC)误码门限作为参考,MRC能显著降低对LED发射功率的要求,并且随着分集支路个数的增多,分集效果越好。     

高速率差分相移键控信号的长距离传输实验

报道了高速率单信道非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)调制信号的长距离光纤环路传输。光纤环路总长414km,由4个放大段组成。每个放大段由标准单模光纤(SSMF)和色散补偿光纤(DCF)构成,采用掺铒光纤放大器/分布式拉曼放大器(EDFA/DRA)混合放大。测量了42.8Gb/s差分相移键控信号在环路传输1,2,3圈(414km,828km和1242km)后的光谱和眼图。在接收段使用单端检测的条件下,给出了DPSK信号在背对背情况,414km和1242km传输后的误码率(BER)随接收机功率变化的曲线。DPSK信号在1242km传输后最低误码率可达6.3×10-4。在使用增强型前向纠错(FEC)技术后,能实现无误码传输。     

一种有源型光纤水听器原理与实验分析

分析了一种有源型光纤水听器的水声传感原理,在一段掺铒光纤中写入具有π相移的光纤光栅构成光纤激光器,水声压力作用在激光器上引起激光波长的移位,采用干涉法检测出波长移位引起的相位变化即得到声压的信息.水声探测实验表明,有源型光纤水听器的声压灵敏度为-166.5 dB(参考值1 rad/μPa).将不同工作波长的四元光纤水听器串接于一根光纤内组成水听器阵列,使用带通波分复用器将阵列发出的激光分离至各独立通道后检测出相应的声压信号,测得水听器之间的级串扰小于-60 dB,且单元水听器水声响应的动态范围不受影响.     

Effects of non-flat contact and interference on self-assembled monolayers under sliding friction

The nanotribology mechanism of alkanethiol self-assembled monolayers (SAM) chemisorbed on a gold surface under a non-flat contact by a tilt plane was studied using molecular dynamics (MD) simulations. The molecular trajectories, tilt angles, normal forces, shear forces, and frictional coefficient of the SAM were evaluated during the friction and relaxation processes for various parameters, including the tilt angle of the slider, interference magnitude, and SAM length. At the nanoscale, the magnitude of interface interactional forces is strongly dependent on the magnitude of the contact area, not on the surface geometry. The contact area and the exerted normal force of the SAM increase with decreasing the tilt angle of the slider at the same contact interference. In contrast, the periods in both normal force and shear force are gradually delayed as the tilt angle of the slider increases. Once the contact interference increases, the normal force and shear force increase together. During the sliding friction process with a smaller tilt slider angle, SAM molecules can maintain a better collective ordered structure. Short SAM molecules are more sensitive to a compressive loading and react to a larger normal force under the same contact interference due to the deformation of a larger tilt angle and decrease in chain length. The friction coefficient of SAM is significantly more dependent on the tilt angle of the slider than the contact interference.     

湿颗粒堆力学特性的离散元法模拟研究

利用基于线性黏聚接触模型的离散元法对不同颗粒系统的堆积过程进行了数值模拟研究,分析了颗粒形状和湿颗粒间液桥力对颗粒堆积形态的影响机理,获得了球形和块状湿颗粒堆基底表面所受的法向力以及堆中颗粒间的法向力和切向力"中心凹陷"式的分布规律,讨论了颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面作用力和颗粒间作用力的影响.研究结果表明,颗粒形状和液桥力对颗粒堆的堆积形态具有显著的影响.堆积角随着黏聚能量密度的增加而增大,并且相同条件下的块状颗粒堆积角大于球形颗粒.颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面所受作用力和堆中颗粒间的作用力变化及最大幅值均有影响作用.当黏聚能量密度值逐渐增大时,颗粒堆的作用力最大幅值均逐渐增大,并且块状颗粒堆的作用力最大幅值大于球形颗粒堆.当黏聚能量密度值过大时,颗粒堆力学特性更加复杂,液桥力对颗粒堆积特性的影响作用大于颗粒形状的影响.     

纳米通道内超疏水性表面气泡的运动

疏水表面纳米气泡的运动有重要的应用价值和研究意义。本文采用分子动力学方法,模拟了纳米通道壁面为超疏水性时壁面上气泡的运动状况。在质量力驱动下,随着外界驱动力的增大,两壁面上的气泡被逐渐拉长,同时逐渐变得扁平;前端"接触角"逐渐增大,而后端"接触角"逐渐减小。纳米通道内疏水性表面的纳米气泡随着外部驱动力的变化呈现出不同的形态,变化程度随着驱动力的增大而增大。在不同驱动力作用下,两个气泡总是保持相同的速度,气泡的速度与外力驱动的大小呈线性增长趋势。随着外力的增大,边界层及通道中心速度皆呈现增大趋势。     

空间光通信中基本振动对误码率的影响分析

在探讨卫星振动对空间光通信系统误码率所产生的影响时，有必要分析不同振动类型的影响问题。为了使讨论简单，本文主要侧重对正弦振动进行分析。分析结果表明，当振动持续时间为整周期时，误码率仅为振幅的函数，此时误码率随振幅的增加迅速上升，而与振动频率无关；当振动持续时间为非整周期时，误码率随时间的增加而波动，波动的起伏逐渐减小，误码率趋于仅与振幅有关的常数。该项工作为今后研究卫星复杂振动对空间光通信的影响打下了基础，同时也为研究对卫星振动影响的补偿分析提供了有意义的参考     

多个硅通孔引起的热应力对迁移率和阻止区的影响

本文主要讨论了多个硅通孔引起的热应力对迁移率和阻止区的影响, 得到了器件沟道沿[100]方向时, 硅通孔之间的角度和间距对电子迁移率和阻止区的影响. 设定两种阻止区区域, 即迁移率变化分别为5%和10%的区域, 且主要考虑相邻TSV之间的区域. 仿真结果表明: 当硅通孔和X轴所成角度为π/4时, 电子迁移率变化和阻止区区域最小, 但是可布置器件区域不规则, 不易于布局. 随着间距的增加, 电子迁移率变化和阻止区区域逐渐增大, 趋向于单个TSV的情况; 当角度为0 时, 电子迁移率变化和阻止区区域变大, 可布置器件区域为硅通孔围成的中心小区域上, 形状比较规则, 便于布局. 而且随着间距的增加, 电子迁移率变化和阻止区区域越来越小, 趋向于单个硅通孔的情况.     

三维倾斜平板液氧降膜润湿数值模拟研究

建立三维倾斜平板降膜模型,利用VOF两相流模型计算了液氧降膜的润湿情况,研究了工质物性、倾斜角、液膜入口高度对润湿面积的影响。结果表明:Weber数(We)相同时,液氧和水的润湿比均随Kapitza数(Ka)增大而减小;相同Ka下,液氧和水的润湿比均随We增大而增大,而液氧润湿比一直小于水润湿比,两者的差值也随We增大而增大。拟合得到液氧在液膜入口高度0.4 mm、接触角70°时的界面润湿比经验关联式,拟合值和模拟值相对误差≤±20%;在We=0.76时,液氧的润湿比随倾斜角增大而减小,但降低速率随Ka增大而减小;在倾斜角为90°时,易出现液膜脱离壁面的现象;当We固定时,液氧的润湿比随液膜入口高度增大而增大。     

基于光纤光栅的结构体裂缝三维应变传感

利用光纤光栅的反射谱设计了一种用于混凝土纵向裂缝三维应变传感信号的检测及分析处理的方法.利用ANSYS软件自底向上采用构造法构建混凝土三维断裂模型,分析径向均匀作用力下光纤光栅三轴的应力大小,由三维受力模型拟合光栅传感器的三轴应变函数,给出径向作用力下x和y偏振方向谐振波长与三轴应力间的关系,并且由传输矩阵法计算三轴应力作用下光栅反射谱的变化规律;理论分析和模拟计算光纤光栅传感光谱反射峰的分裂规律.结果表明:在均匀的20N作用力下,10cm长光栅x偏振方向的波长偏移量最大值为10.1nm,y偏振方向的波长偏移量最大值为12nm,此时光纤光栅的谐振峰产生明显分裂,形成两个谐振峰,随着载荷的不断增大,两个谐振峰不断地向两边分开,反射峰的分裂点从短波长向长波方向移动,分裂出来的两个谐振峰中短波谐振峰的反射率高于长波谐振峰,但短波谐振峰的带宽小于长波谐振峰带宽;当光栅长度增加至15cm时,在相同的作用力下,光栅两个反射峰的半高宽度均增加,但两个反射峰的间距几乎不变,灵敏度达0.14nm/N.本文研究可将单根光栅结构传感器的二维传感扩展到三维传感.     

大气信道紫外光通信系统通信距离的增程方法

介绍了紫外光大气传输理论和非直视单散射模型.在此模型基础上,针对紫外光通信系统的结构设计对信道能量损耗的影响进行了理论上的定性分析.对不同天气、不同通信模式、不同几何结构参量条件下,大气信道所产生的能量损耗进行了定量仿真.仿真结果表明:能量衰减随通信距离的增加而增大;不同能见度条件下,能量衰减随通信距离的递增程度不同,能见度越高能量衰减越小,可实现的通信距离越远;通信距离随发射仰角的减小而增加,随接收仰角的减小而增加,且发射仰角对通信距离的影响程度大于接收仰角;通信距离随发射束散角的增加而增加,随接收视场角的减小而增加,且接收视场角对通信距离的影响程度远大于发射束散角.     

大气信道紫外光通信系统通信距离的增程方法

介绍了紫外光大气传输理论和非直视单散射模型.在此模型基础上,针对紫外光通信系统的结构设计对信道能量损耗的影响进行了理论上的定性分析.对不同天气、不同通信模式、不同几何结构参量条件下,大气信道所产生的能量损耗进行了定量仿真.仿真结果表明:能量衰减随通信距离的增加而增大;不同能见度条件下,能量衰减随通信距离的递增程度不同,能见度越高能量衰减越小,可实现的通信距离越远;通信距离随发射仰角的减小而增加,随接收仰角的减小而增加,且发射仰角对通信距离的影响程度大于接收仰角;通信距离随发射束散角的增加而增加,随接收视场角的减小而增加,且接收视场角对通信距离的影响程度远大于发射束散角.     

The Effects of Polarization and Non-Linearity on the Performance of WDM System with Optical Cross-Connects

The performance of a wavelength division multiplexing (WDM) system with optical cross-connects (OXCs) and in the presence of polarization and nonlinear effects was analyzed. We determined the effect of PMD and PDL; nonlinearity such as XPM, SPM, and FWM; and CD on the system performance. We found that the system outage probability is highest at DGD threshold for the respective maximum eye closure (EC). We showed that the allowable DGD depends on the time slot for one bit T, which is the inverse of the network bit rate. Wider T is more immune to large PMD with the EC still maintained at the same level since DGD/T is unchanged. Our analysis also indicated that as DGD increases, BER increases. The BER also increases with increase in PDL and further increases with the presence of XPM, SPM, FWM, and CD.