周期性管柱信道的声波通信技术研究综述

井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据，相比于其他通信方式，具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点，在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景，是发展智能油田的关键技术之一。本文主要综述上世纪90年代以来关于信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程，并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理，为后续的技术改进提供依据。     

基于非线性光纤环形镜的少模脉冲幅度调制再生器

随着网络带宽需求的快速增加,波分复用系统的容量已接近非线性香农极限.为了适应未来网络的发展,空分复用技术引起了越来越多的关注.本文首次提出基于少模非线性光纤环形镜(FM-NOLM)的脉冲幅度调制(PAM)全光再生器,描述了其工作原理和具体设计过程.采用COMSOL软件对组成FM-NOLM的硫化物高非线性光纤进行了模式特性仿真.以LP01,LP11,LP21三个光纤模式为例,确定了再生器的参数,计算出每个模式的功率转移函数曲线.仿真分析了该少模PAM-4全光再生器的噪声抑制(NRR)性能,并与单模情形进行了比较.研究表明,1)对于每个空间模式的PAM信号,所有再生电平具有一致的功率转移性能;2)当输入信噪比(SNR)约大于20 dB时,三种模式的噪声抑制比均可超过3 dB,并随着输入信噪比线性增加,其斜率约为1.2;3)在相同输入SNR条件下,三种模式的噪声抑制比相差不大,不超过1.1 dB.为了说明再生器的再生性能,当输入SNR为25 dB时,我们还给出了再生前后PAM-4信号的功率分布直方图.与现有的再生方案相比,本文方案的均匀多电平再生转移性能,使其更适合高频谱效率的长距空分复用系统和任意电平数的PAM信号再生.此外,该方案也能够扩展到波长域,有效提高光通信系统的传输容量.     

五分类血液分析仪的智能光学系统设计

目前国内血液分析仪的白细胞五分类大多以硬件方式实现,且存在硬件结构复杂,制作成本高和过度依赖某些精密部件等问题。为简化五分类仪器的系统结构,提出了一种用于白细胞五分类的智能光学系统,该系统以全光学技术作为白细胞检测方式,采用VC6.0作为软件开发平台,建立了RBF神经网络的白细胞五分类识别算法模型,整个细胞识别和分类过程完全由软件实现,从而降低硬件复杂程度,减小了外界干扰因素的影响。实验结果：样机对LYM、MON、NEU、EOS、BAS的测试相对偏差分别为1.43%、4.41%、3.92%、2.94%、11.1%,满足了国家标准中的性能要求,故仪器整体的分类结果比较理想。结论：本文提出的智能光学系统具有性能稳定可靠、抗干扰能力强的特点。     

基于探针光调制的皮秒分辨X-ray探测方法与实验

高能密度物理研究中涉及许多单次皮秒现象的诊断测量, 然而对单次X-ray脉冲形状、X-ray与激光脉冲的皮秒精度同步依然是极具挑战的课题. 传统行波选通分幅相机受电子渡越时间限制, 难以突破40 ps时间分辨极限. 本文围绕半导体中光学探针光的全光调制效应, 提出一种以低温GaAs材料为基础, 实现皮秒时间分辨X-ray探测的新方法, 详细阐述了该探测器的工作机理、器件参数设计和时间分辨能力. 通过飞秒激光打靶实验, 验证了其概念设计的正确性. 结果表明该探测器具有约1.5 ps时间响应和10 ps时间分辨能力, 通过材料优化可将时间分辨提升 至1 ps以内.     

基于氧化石墨烯的长周期光纤光栅的全光控制

实验验证了一种通过将氧化石墨烯分散液沉积在长周期光纤光栅的全光控制的相关研究。通过外加的垂直泵浦光的作用,氧化石墨烯吸收泵浦光产生热量,改变长周期光纤光栅的包层模式的相位差,由于热膨胀的作用改变了氧化石墨烯所覆盖部分的光栅周期,使得谐振谱发生了移动,其最大调制深度可达10.6 dB,谐振谱最大可红移12.8 nm。通过实验发现,沉积相同浓度氧化石墨烯分散液的次数影响实验结果,通过在相同光栅的相同位置分别沉积三次,发现沉积三次可以在光纤表面获得更加均匀的氧化石墨烯膜,进行了时间响应的测试,其中沉积三次后的长周期光纤光栅的响应速度可达0.61 ms,沉积多次氧化石墨烯分散液可以在光纤表面沉积得更加平整均匀,从而获得更大的导热性能。     

Effects of pattern dependence on high-power polarization-division-multiplexing applications

High-power polarization-division-multiplexing (PDM) systems or functional modules, such as self-phase-modulation (SPM)-based all-optical regenerators, cross-phase-modulation (XPM)-based wavelength convertors or format convertors, all-optical logical gate, and so on, may suffer from the effects of pattern dependence. Such effects are experimentally investigated using relative time delay variation between bit sequences with orthogonal polarization states in a 2 × 10.65 Gb/s high-power on-off keying (OOK) PDM system. Eye-diagram-based signal-to-noise ratio (SNR) and bandwidth of broadened spectrum are measured and compared. An eye-diagram-based SNR fluctuation of up to 4 dB may occur as the delay changes.     

全光再生器对波长路由网络性能改善的研究

基于美国自然科学基金网络,通过仿真,研究了全光再生器对40 Gbit/s四波长的波长路由网络阻塞率和业务吞吐率的改善.研究中,再生器的位置有三种情况,分别位于连接度等于4的节点,长度为3 000 km的路径两端节点,以及连接度等于3的节点.研究结果表明,在这三种情况下,再生器的应用可降低由于长距离传输信号质量差接收机无...     

冷原子介质中基于相干诱导高反射带和高透射带的全光路由控制

以相干诱导光子带隙结构为工作基础,提出了一种可对两个弱光信号的传播路径同时进行动态调控的新型全光路由控制方案。利用描述光波在空间周期介质中相干散射的传输矩阵理论,结合描述单频激光与多能级原子共振相互作用的密度矩阵方程,计算了作为控制媒介的相干驱动超冷原子系综的稳态反射光谱和稳态透射光谱。结果表明,通过改变两个较强相干激光的空间模式、强度和频率等参数,可在探测跃迁共振频率附近建立反射率约为95%或者透射率约为95%的两个特殊频带。对这样的相干诱导高反射带和高透射带进行了实时动态调控,可根据需要引导两个不同频率的弱光信号进入指定的网络通道。该方案很好地满足了在量子信息处理领域对弱光信号进行全光路由控制时的低损耗和低形变要求。     

低功耗非线性光纤光栅全光开关

全光开关是未来全光通信和光计算机的关键器件.已经研究过的全光开关的种类很多,其中光纤光栅全光开关最容易与光纤系统匹配.文章首先陈述两种基于普通石英光纤的单光栅全光开关,即光纤布拉格光栅(FBG)全光开关和长周期光纤光栅(LPFG)全光开关,这两种低非线性的光开关要求千瓦量级的高开关功率,故不宜应用;然后重点介绍两种高非线性的光纤光栅全光开关,它们分别由单个高非线性FBG和用高非线性光纤连接的LPFG对构成.文章所介绍的非线性光纤材料是以掺稀土石英光纤为例.这两种高非线性的光纤光栅全光开关具有毫瓦量级的低开关功率,有可能获得实际应用.     

基于多边带调制产生全光正交频分复用信号的研究

研究了基于双臂马赫-曾德尔调制器(MZM)产生全光正交频分复用信号的原理,讨论了正交光子载波的产生由MZM的射频驱动和直流偏置电压决定的特性;并对基于载波抖动对系统的损伤定义了一个新的参数--载波均衡,以准确地描述产生全光正交频分复用载波的传输性能.根据选择的载波均衡参数,得到了产生2,3,4和5条正交光载波的最佳工作...