量子光通信

量子光通信是以量子信息论和量子力学为理论基础的一种全光型通信，是正处于开发之中的现代光通信前沿．本文简明地介绍了量子光通信的基本概念与特征，阐明了在这种通信系统中一个光子可将无限的信息传递给无限个分支终端．量子光通信系统分为三个关键性部分，即亚泊松激光器、量子非破坏测量和光子计数器．本文对它们的工作原理、基本特性等分别作了介绍，指出了它们的现状和发展前景．     

基于全内反射透镜二次配光的水下LED通信研究

蓝绿LED通信被认为是解决水下近距离高速无线数据传输的有效手段。然而由于LED发散角较大,造成通信链路的几何损耗增加,制约了水下LED通信距离的提升。针对这一问题,提出了一种基于全内反射(TIR)透镜压缩水下LED通信阵列光源出射角的方法,将LED通信光源的出射角从130°压缩到7°;利用该光源研制发射样机,在大型水池中搭建测试系统,并对发射机的性能进行测试。结果表明,所设计的通信样机在水下传输距离为16.6 m时,最大可支持23 Mbit/s的传输速率;与未采用TIR透镜时相比,在同等速率条件下,传输距离增加9.3 m。这表明基于TIR透镜二次配光的方法,可有效减小发射机出射角,降低链路损耗,增强通信系统的传输能力。这为提升水下LED通信的传输性能提供了新的技术思路。     

用自制仪器演示光通信

介绍一种新的小型演示仪器.该仪器用于普通物理光通信实验教学,能形象生动地演示光信号的耦合、传输、解调以及还原。仪器结构简单,思路清晰,可操作性强,对学生有很强的演示性。     

水表面波扰动对无线光通信影响

在水下无线光通信(UOWC)中,光传输可能会发生在近水面,此时水表面波扰动对通信性能的影响不可忽视。在实验室环境下搭建了近水面UOWC系统,应用风扇控制产生水表面波扰动场景,研究水表面波扰动对通信性能的影响。采用不归零开关键控(NRZ-OOK)调制,研究速率为500 Mbit/s的伪随机信号在10 m自来水信道传输过程中,输入光强和水表面波扰动对信号误码率(BER)的影响。研究表明:光信号在近水面传输时,系统的BER与输入光强的大小密切相关。水表面波扰动对通信质量影响显著,不仅与光传输链路中水表面波扰动的区域范围有关,还与水表面波扰动的深度有关,而且BER随扰动的范围和深度呈现某种特定的统计规律。该规律对近水面光链路、水-空链路及空-水链路的无线光通信系统的接收、跟踪和瞄准装置设计与优化具有一定指导意义。     

基于能量最优的室内可见光通信LED布局EI北大核心CSCD

LED兼具照明和数据通信功能,在室内可见光通信(VLC)中,LED的布局对维持接收面上接收功率的稳定分布有重要作用。室内LED矩形布局下的接收功率分布并不能覆盖整个接收面,存在接收功率中断区,无法实现最优的VLC系统性能。考虑室内墙面及地板的一次反射,研究LED在不同位置的布局方案,采用粒子群优化(PSO)算法分析LED布局方案,设计了能耗最小的LED圆形布局方案。仿真分析了LED矩形布局和圆形布局下的接收功率分布、信号中断率、能量损耗以及信噪比分布,仿真结果表明LED圆形布局的VLC系统性能优于矩形布局,需要的LED数量几乎为矩形布局的一半,减小了VLC系统的码间干扰。     

基于MIMO-OFDM调制的室内VLC自适应传输方案研究

为了改善发射源LED工艺水平的制约,充分利用频谱资源,提高可见光通信系统传输速率,提出了一种基于MIMO-OFDM调制的室内可见光自适应传输方案,系统根据每个子载波上的信噪比和给定的目标BER在发射源和子载波上选择最优的调制阶数,最大化信道容量。在此基础上,搭建了实验系统进行验证。实验结果表明,结合自适应调制的可见光通信(VLC)系统与无自适应调制系统相比具有更高的频带利用率。     

像差对星间相干光通信接收系统误码性能的影响

以空间链路方程为基础,详细推导了具有不同像差时的星间相干光通信接收系统信噪比表达式。以通信距离为60000km、速率为2Gb/s的2PSK零差同步轨道接收系统为例,通过数值仿真,全面比较了接收天线的倾斜、离焦、彗差和像散等像差对接收系统误码率(εBER)的影响。结果表明,不同像差单独作用时,倾斜像差的影响最大,象散的影响最小;不同像差相互作用时,它们中的某些能部分实现相互校正,从而降低误码率。以εBER≤10-6为比较标准,当彗差W31/λ≤1.00时,调整倾斜像差能实现它们之间的部分校正;当像散W22/λ≤0.53时,调整离焦能对像散进行部分校正。因此,在设计接收系统时,接收天线的像差所产生的影响不容忽视。这将为设计星间相干通信接收系统提供必要的理论依据。     

室内MIMO可见光通信的接收特性

建立了一种基于MIMO的室内二次反射可见光通信的信道模型。通过模型仿真,从不同位置处接收面上探测器的不同间距、不同面积以及接收面横向、纵向旋转方面,分析了室内MIMO可见光通信的接收特性。仿真结果表明,在满足信号可恢复的条件下,接收面探测器间距d的变化对光信号接收的影响很小,不同接收位置的接收信噪比(SNR)也呈现不同的分布。另外,接收面横向旋转不会影响光信号接收,而纵向旋转具有一定的限制范围。     

信号与本振光振幅分布对星间相干光通信系统混频效率的影响

星间相干光通信系统中,信号光与本振光的不同分布将影响外差混频效率.在假设信号光与本振光偏振一致、相位匹配、几何中心重合的前提下,详细推导了信号光振幅为平面波(Uniform)、高斯(Gauss)分布,本振光为艾里斑(Airy)、Uniform及Gauss分布时的6种外差混频效率关系式,其中4种得到了精确的解析式.在此基...     

水下无线光动态通信技术与实验研究

受水下湍流及水体生物的影响,通信发射光源易产生指向的不确定性,严重增加水下无线光通信的建链难度。针对这一问题,设计了一种基于伺服系统的水下无线光通信系统,该系统基于二维光电转台实现捕获不确定区域扫描,结合CMOS相机实现通信光轴的大视场捕获,最终实现水下无线光通信链路建立。通过实验验证了方案的可行性并对通信单元及伺服单元进行性能测试。实验结果表明,所搭建的系统能够在8.2 s内完成通信光斑的捕获对准,并在通信误码率为1×10-6的情况下,实现50 Mbps的峰值通信速率。     

基于散斑检测的逆向调制光通信

为了解决长距离逆向调制光通信系统中弱信号难以检测的难题,将散斑检测方式用于逆向调制光通信中,实现对逆向调制端弱小光信号抖动的检测.设计了系统方案和检测原理,并实验完成了60m距离上1.3kHz数字信号的传输和330m距离上模拟话音的传输.该检测方式简单、便宜、易于模块化,在低速的逆向调制光通信系统中有较好的应用.     

孔径平均对自由空间光通信误码率的影响

研究了接收端孔径平均效应对自由空间光通信误码率的影响。对数辐射方差是反映接收孔径上某一点闪烁起伏的参量。如果自由空间光通信的误码率仅仅是和对数辐射方差有关,那么得到的就是点接收器的结果。对数辐射的协方差是与接收平面上某两点间距离有关的闪烁起伏参量。孔径平均效应意味着要将误码率和对数辐射的协方差联系起来。文中共考虑了两种模型:球面波和平面波,并假设接收孔径直径等于第一菲涅耳区尺度。分析的结果显示,孔径平均后的误码率有明显的减小。     

怎样才能有效地观察光孤子

到目前为止，国内仍没有成功地令人信服地观察和记录光孤子，要完成这一突破还需作艰苦的努力。该文论述了光孤子存在的物理条件，指出国内为成功观察光孤子而开展的基础研究和应用研究的方向。     

分布反馈半导体激光器频率调制特性的速率方程分析

本文引入描述分布反馈半导体激光器中光场纵向分布不均匀对其阈值条件影响的α_p和δ_p因子.建立了包含空间烧孔效应的速率方程模型,并给出小信号强度、频率调制响应表达式.数值求解理想分布反馈半导体激光器的α_(th)L和δL随平均光子密度变化曲线及对应的α_p和δ_p因子.数值模拟表明,空间烧孔对调制特性影响甚大,频率调制相应与偏置电流有关,为得到较宽的调制频带必须适当选择工作点.     

光通信演示实验装置的设计与制作

利用廉价的激光笔 (半导体激光器 )和一些常见的器材 ,设计、制作了简单直观的光通信调制与解调装置 ,使学生对现代通信技术有所了解 .1　实验原理实验装置如图 1所示 ,激光器发出的激光束被一片垂直粘在扬声器振膜上的轻质挡光片挡住一半 ,当扬声器输入音频信号后 ,挡光片随扬声器振膜而作上下运动 ,运动的挡光片使这束激光截面面积不断变化 .由于光电池的输出电压在入射光强一定的情况下 ,与受光面积成正比 ,则光电池输出电压的变化也就反映了扬声器振膜的振动规律 ,将此电压进行功率放大后即可推动耳机或扬声器发出声音 .图 1　实验装置…