高斯—斯克尔模型光束经过光学系统的传输

根据惠更斯-菲涅耳(Hugens-Fresnel)衍射积分,推导出高斯-斯克尔模型光束二阶相关函数经过光学系统的传输公式.引入与高斯光束类似的q参数.证明了高斯-斯克尔模型的q参数亦满足ABCD变换定律.     

发射光学系统分析

采用矩阵光学方法导出了发射光学系统的传输变换矩阵和具有两级扩束系统的发射系统的调焦公式,研究了输入激光不是平行光时远场焦点位置的变化和一级扩束系统焦距变化对系统焦距的影响。     

发射光学系统分析

 采用矩阵光学方法导出了发射光学系统的传输变换矩阵和具有两级扩束系统的发射系统的调焦公式,研究了输入激光不是平行光时远场焦点位置的变化和一级扩束系统焦距变化对系统焦距的影响。     

一种LED光能收集光学系统的设计

LED作为照明光源在现代光电仪器中得到广泛应用,光能利用效率与光学系统形式密切相关.针对将大发散角LED的光高效会聚到光纤接收端面的需求,提出了一种椭球面和聚光透镜组合光学系统设计的思路.推导了椭球面几何参数、聚光透镜高斯参数等的计算公式,讨论了此类光学系统设计必须满足的约束条件.实例验证了设计方法的可行性.     

医用X光电视超强光力光学系统设计

叙述了在医用X光电视系统中不可缺少的部件——超强光力光学系统的设计和特点。文章给出了该光学系统的参数和设计结果,并与国内外同类产品进行了比较。     

光无线接入收发合一的光学系统设计

提出了一种用于光无线接入的光学系统设计方案。该系统采用偏振分光镜可实现收发合一 ,从而简化了设计 ,减小了光学系统体积。同时还对该光学系统性能进行了分析。结果表明 ,所提出的无线接入光学系统体积小、通信效率高 ,完全能满足接入的要求     

洛伦兹光束经光阑失调傍轴光学系统的传输

基于广义衍射积分公式和光阑函数的复高斯展开,导出了一洛伦兹光束经一个带圆形光阑失调傍轴光学系统的近似解析传输公式.作为一般公式的特例,还给出了洛伦兹光束经一无光阑失调傍轴光学系统的解析传输式.作为数值计算的例子,运用所得到的公式分析了洛伦兹光束经带光阑失调薄透镜的传输特性.结果表明：不同强度的衍射即圆形光阑半径的大小明显影响衍射光束的归一化强度分布及其传输变化规律. 关键词： 洛伦兹光束 失调傍轴光学系统 光束传输     

激光发射光学系统设计探讨

本文重点分析讨论激光发射光学系统的设计特点，如系统数值孔径的选择，放大率与折射之间的关系，正负透镜间的间隔与折射率的关系以及折射率民剩余像差之间的关系问题，用其指导设计，设计出输出能量高和发射角小的激光发射光学系统。     

300～1100nm多波段成像光学系统设计及杂光分析

设计了一套300～1100nm多波段光学系统,该系统能对目标的近紫外、可见光和近红外3个波段同时成像,可满足目标多波段信息探测的要求。由于在光学系统中镜筒内壁反射和棱镜表面反射会产生杂光和鬼像,因此,利用Light—Tools软件对此系统的杂光和鬼像进行了模拟分析。模拟结果表明,视场之外11．7—18．3°和-11．7～-18．3°的入射光线被胶合棱镜上下表面反射后,会聚焦到3个探测器靶面范围内,形成鬼像;6．2°-9．8°和一6．2°--9．8°的入射光线被镜筒反射后会在3个探测器上形成杂光。利用设计的多波段光学系统进行了相关实验,结果证明了模拟分析的正确性,表明此分析能用于指导多波段光学系统的设计和研制。提出了减少杂光和鬼像的相应措施,实验结果验证了提出的措施能够减少杂光及消除鬼像,提高系统成像质量。     

三倍频光学系统中近场调制增长规律研究

高功率固体激光装置的光束质量控制既要满足精密物理实验的苛刻要求,又要保证激光装置在高负载条件下的安全运行,是建造激光器的核心环节。三倍频光学系统承担着将1.053 μm的基频光转换成0.351 μm的三倍频光并聚焦到靶上的任务,是影响激光装置光束质量的重要环节。基于B-T理论研究了非线性传输条件下三倍频光学系统中光束调制的增长规律,基于典型的KDP晶体面形数据建立的中高频相位屏模型,通过数值计算获得了三倍频光学系统不同B积分下光束近场的变化规律。研究表明,三倍频光学系统中最快增长频率和相应的最快增长因子都是为基频光系统的三倍,空间调制周期在0.1～1 mm之间的空间频率成分增长最快。当三倍频光学系统B积分的设计值为1.5,要求三倍频光近场调制度小于1.15时,中高频噪声的RMS值必须控制在1.6 nm以下。     

一种新的自由空间光通信调制方式——圆偏振位移键控

自由空间光通信(FSO)在开放的大气链路中传输光信号, 不可避免地会受到大气扰动和背景光噪声的影响, 导致系统的可靠性降低。为了抑制大气扰动等对FSO系统造成的不利影响, 提出一种新的光信号调制方式——圆偏振位移键控(CPOLSK)。该调制方式利用圆偏振光的两种旋光状态进行数据的传送, 接收端结合差分方法进行光信号接收。给出了CPOLSK的装置模型, 并对其性能进行了分析。与目前广泛采用的开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)方式相比, CPOLSK很好地抑制了背景光噪声的影响, 同时对光电探测器内部噪声也有一定的抑制效果。     

空间激光通信移动平台的自抗扰视轴稳定控制

分析空间激光通信移动平台角运动和框架偏转之间的速度耦合关系,给出克服移动平台角运动的视轴稳定方法,针对视轴稳定系统中存在的非线性、多干扰问题,应用自抗扰控制法对三轴视轴稳定系统进行分散独立控制,采用模糊理论对自抗扰控制器的相关参量进行自整定.仿真和模拟实验表明:在1Hz条件下,相对于参量辨识控制法,模糊自抗扰控制法的抗扰动隔离度提高了7.4dB;在模拟扫频实验条件下,将1~2Hz与2~4Hz的扰动实验区间进行比较,模糊自抗扰控制法的抗扰动隔离度下降仅2.2dB.模糊自抗扰控制具有较好的快速响应性、较小的超调和频率适应性,能够满足系统稳态准确度的要求,并能克服平台角运动耦合、不确定性扰动问题.     

卫星激光通信均匀信标光的研究

采用信标光是完成卫星激光通信捕获过程的一种重要手段,信标光的远场分布对捕捉概率和捕获时间有较大的影响。为满足通信系统的性能要求,对信标的远场分布提出一定的要求是必要的。首先从理论计算的角度,分析了远场高斯分布信标光对卫星激光通信捕获过程的影响,认为在存在光束抖动的情况下,均匀信标光在捕获阶段具有明显的优势。基于多激光器合束技术,利用半导体激光器设计了一个能实现远场均匀分布的信标光模块。给出了模块结构,分析了均匀信标光产生的机理,并从理论上推导了该模块的远场光强分布表达式。实验表明,所研制的均匀信标光模块可出射功率超过3.8 W,不均匀度小于11%的远场均匀信标光,通光效率为54%,从而证明了所设计的信标光模块的可行性。     

啁啾光纤光栅在光纤通信系统中的色散补偿

报道一个简单而新颖的、能将均匀光栅改变为线性啁啾光栅的方法,此方法可对光纤光栅的喃啾度和中心波长进行独立调节,实验表明,一长为１０ｃｍ的均匀光栅其啁啾度可增加至０．５ｎｍ／ｃｍ,而中心波长独立可调量达０．７ｎｍ利用这样的可调啁啾光栅在标准单模光纤（Ｇ６５２）中对一脉宽为２５ｐｓ的输入信号在１５５０ｎｍ窗口传输,成功地实现１００ｋｍ的色散补偿。     

深空光通信中图像信标的捕获和跟踪

用激光进行深空探测科学数据回传,上行信标光衰减严重,不能提供足够高的跟踪速率,因此常采用自然天体图像作为信标。对该信标的捕获和跟踪是深空光通信链路成功建立和保持的关键。在航天器上存储一幅目标天体图像做参考,利用该图像和探测图像的相关性对该信标进行捕获,理论分析和仿真结果都表明,可以精确地确定光通信天线的初始对准方向,使跟瞄系统进入跟踪模式。基于离散傅里叶变换和极大似然方法对信标的平移进行计算,需要解一个非线性方程组,线性近似计算结果表明平移量总误差在0.5个像素以内,X方向的平移误差为3.3%,Y方向的平移误差为2.7%,可以满足深空通信的要求,因而是一种可行的方案。     

深空光通信中的图像信标捕获技术

为实现深空光通信链路建立过程中精确的对准,提出了一种深空光通信系统扩展信标的捕获方案。该方案以可视地球图像作为信标,在航天器上存储一幅信标图像作为参考图像,采用天线扫描的方式在各点对所瞄准的区域成像,利用像素扫描的方式,使参考图像和实际探测图像进行相关,在天线扫描完成以后,找出相关性最大的位置,即可认为在该点捕获到地球图像。在计算两图像相关系数的过程中,由于傅里叶梅林变换幅度谱具有伸缩及旋转不变性,因此利用傅里叶梅林变换即可消除两图像相关系数因为旋转和伸缩的影响。利用蒙特卡罗方法随机产生1000个视场,仿真结果表明,3σ内正确捕获到信标图像的概率为99.6%,表明这是一种可行的方法。     

Optical Solitons in Fibers for Communication Systems

Abstract

A brief history of attempts to use solitons for optical fiber communications and of the technical developments toward making soliton transmission practical is reviewed. The main problems affecting long-distance soliton transmission, as well as techniques to solve them, are described. Recent developments concerning the use of dispersion management and some of the remarkable properties of dispersion managed solitons are also discussed.     

Optical Solitons in Fibers for Communication Systems

A brief history of attempts to use solitons for optical fiber communications and of the technical developments toward making soliton transmission practical is reviewed. The main problems affecting long-distance soliton transmission, as well as techniques to solve them, are described. Recent developments concerning the use of dispersion management and some of the remarkable properties of dispersion managed solitons are also discussed.     

光子晶体光纤及其在光通信中的应用

简述三类光子晶体光纤(Photonic crystal fibers,PCF)的结构、导光机制及特性,介绍了PCF的研究现状和在光通信中的应用,并探讨了PCF的应用前景。     

Chaos Encrypted Optical Communication System

Abstract

In this article, we report on the research activity that has been recently carried out in Italy on secure transmission by using chaotic carriers in the framework of a national and two international projects. Transmission of both analog and digital signals has been demonstrated, as well as theoretically and numerically investigated. Close-loop digital transmission over 100 km distance has been achieved for the first time.