高清视频VGA模拟差分信号的远距离传输系统设计

为利用低成本UTP双绞线实现高清VGA模拟视频信号的远距离传输,完成了VGA模拟差分信号的远距离传输系统的设计及实现。在发送端,通过差分驱动芯片AD8147对信号进行驱动;在接收端,采用差分接收和均衡器AD8123芯片对信号进行均衡和补偿,恢复原始视频信号。实验证明,该系统可以在CAT-5e类UTP双绞线上实现最大距离300m、720P分辨率的高清VGA模拟视频信号的远距离传输,传输后的视频图像清晰、色彩饱满。     

多路串行数据光纤传输系统

提出一种适合于点-点或小局域间的中、长距离光纤(缆)传输系统。系统采用光纤(缆)作为传输媒介，因而具有抗电磁和核辐射等干扰能力，可应用于某些特殊的人工不宜到达的地理位置环境中；系统同时采用了单片机作串行数据的发射和接收，具有结构简单、可靠性高、数据处理能力强和串行波特率设置灵活等特点，能适应不同串行传输速率的需求，满足军用和民用的中、长距离的遥控及监控传输需求，应用前景广阔。     

应用于激光测距的极复杂2D光学相控阵

许多人都了解RADAR的概念一无线电探测和测距（Ra—dioDetectionandRanging）,该技术通过发射无线电频率波在大气层传输,接触目标后反射回到系统进行处理,从而得出目标距离。近年来,电子扫描阵列使这一技术发生了革命性转变,可将无线电波以特定方向传输,无需机械移动。     

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。     

载人潜水器“蛟龙”号的水声通信信号处理

蛟龙号的水声通信机实现了世界上首次7000 m深度的潜器与母船间的图像、语音、数据和文字的水声通信传输。研究了适用于载人潜水器的水声通信信号处理。(1)它有4种通信功能:1)相干水声通信,传输速率为5~15 kbps,用于传输图像;2)非相干水声通信,传输速率300 bps,传输文字、指令和数据;3)扩频水声通信,传输速率16 bps,传输指令;4)水声语音通信,采用单边带调制技术传输语音。(2)相干水声通信信号处理方法主要是自适应多普勒补偿的多通道自优化判决反馈自适应均衡器,它与Turbo码级联工作,同时采用定长编码的小波图像压缩方法。(3)声呐线阵吊放至水中一定深度,实现空间分集合并技术。(4)太平洋水域试验表明,水声通信机的作用距离几乎覆盖了所有地球海洋的深度,7s或14s传输一幅光图或声图。      

基于白光LED可见光通信的音频传输系统

介绍了一套可见光音频传输系统,该系统包含发射和接收两个模块。在发射模块端,用手机播放音乐,通过双音频线插头来输入音频信号;在接收模块端,利用C12702-11 APD模块把接收到的光信号转换成电信号,经过相关放大滤波等处理,使音响就可以播放出清晰的音乐。采用透镜聚光和平面镜反光可实现5 m以上的通信距离。     

微孔阵列铜表面二次电子发射系数抑制研究

针对微孔阵列对铜表面二次电子发射系数(SEY)的抑制效应进行实验研究以提高电真空器件性能。首先利用Casino软件模拟了入射能量分别为0.5 keV和3 keV的电子束垂直入射到方形微孔阵列表面的SEY,分析了方孔阵列的深宽比和孔隙率对本征二次电子发射系数(ISEY)、背散射二次电子发射系数(BSEY)及总二次电子发射系数(TSEY)的影响。然后采用半导体光刻工艺在铜箔表面制备具有不同形貌参数的圆孔阵列,采用激光扫描显微镜进行形貌分析和几何结构参数提取,采用二次电子测试平台进行TSEY测试。仿真结果表明:微孔阵列的深宽比、孔隙率越大,其SEY抑制特性越明显;随着微孔阵列深宽比逐渐增大,SEY逐渐趋于饱和;入射电子束能量较低时,微孔阵列对SEY抑制效应比入射能量较高时更为明显。实验结果表明:微孔阵列能有效抑制铜表面SEY,实测结果与仿真结果规律一致,为微孔阵列结构用于铜表面SEY抑制提供了依据。     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5 m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

365 nm紫外LED二维空间阵列光学系统设计

针对紫外固化技术领域中新型大功率365 nm UV-LED光源进行了拓展性应用研究.提出了空间阵列排布实现能量累加的技术方案,给出了其优化设计原理与软件实例仿真结果.结果证明:该二维空间阵列光学设计方案的正确性和可行性,完全可以实现应用现场的实际光学技术指标（辐照度、光斑尺寸、后工作距离、光斑等）;其中指标要求在辐照面实现50 mm×10 mm线状辐照光斑,后工作距离≥50 mm,辐照度≥1 W/cm2,辐照面光斑分布均匀,设计出的空间阵列光学系统在结构上实现了最高优化设计.     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅

提出了一种采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)的方法,并进行了实验验证.单个方波周期设置为相邻WFBG间光纤中激光往返传输的时间,对单个方波进行猝发操作形成双方波,则前WFBG反射的后方波与后WFBG反射的前方波重叠干涉.采用B-样条小波变换降低干涉信号的噪声,利用Hilbert变换对干涉信号进行π/2相移,对原干涉信号和相移后干涉信号比值进行反正切运算,得到干涉信号的相位信息.将间隔为50m的5-WFBG阵列置于木地板上,分别接收不同振幅和频率的正弦声波,采用上述方法解调的干涉相位信号能较好地反映声波信息.该解调方法解调光路简单,数据处理简单.     

电光调制在被动综合孔径成像探测中的应用

介绍了一种新型被动综合孔径成像探测方法:视场辐射信号被接收和放大后,通过电光幅度调制将其幅度和相位信息加载到光波上,经光纤传输在末端形成阵列,通过光学系统直接成像,将视场实时恢复出来.该方法可实现工作在微波、毫米波和太赫兹波段的高分辨力实时成像探测的目的.深入分析了电光调制器在综合孔径成像探测中的应用,建立电光调制模型,讨论了在小信号调制下的电光幅度调制近似理论.通过数值计算与仿真分析,得到综合孔径成像探测中电光调制器的调制信号强度限制的有关结论.结果表明,利用上变频电光调制技术和光信息处理,所得到的成像仿真图的半峰全宽和信噪比性能都优于传统的基于下变频技术的成像仿真结果.     

实现20Gbit/s的OTDM孤子信号56km色散位移光纤的传输

在国内最先采用孤子的方式将8×2.5Gb/s的OTDM信号在色散位移光纤中传输了56.1km,对8×2.5Gb/s的OTDM进行解复用后进行了误码测量,系统功率代价为2.9dB.系统采用增益开关半导体激光器作光孤子源,高Q电滤波方式提取时钟,非线性光学环路镜解复用。孤子脉冲最大半宽度为20ps,传输光纤平均色散1.2ps/nm/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.     

基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45 dB,增益平坦度为0.15 dB。     

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.     

基于回音壁模式微球腔的PDH稳频技术

光学微球腔因其回音壁模式可获得极高的品质因数而受到广泛关注.本文分析了Fabry-Perot腔和微球腔的基本原理,通过CO2激光熔融光纤实验制得了直径为1.2 mm的微球腔,并测试了微球腔和锥形光纤耦合结构的耦合特性.采用典型的PDH稳频系统设计了基于微球腔的稳频系统,分析了用于鉴频的误差曲线的吸收特性和色散特性,对比了不同调制频率、微球腔直径、耦合损耗、传输损耗下与误差曲线斜率的关系.结果表明:耦合状态下最大Q值可达到1.1×108,调节微球腔内横磁模和横电模的转换可优化耦合效率,匹配微球腔和锥形光纤的尺寸得到了径向二阶模式的透射谱,误差曲线效率达到15.4A mW/MHz.球腔在提高PDH稳频技术灵敏度上具有巨大潜力.     

Tunable erbium-doped fiber ring laser with signal-averaging function for fiber-optic sensing applications

This work proposes a novel erbium-doped fiber ring laser as a sensing control center (CC) for long-haul fiber Bragg grating (FBG) sensor systems. The tunable erbium-doped fiber laser with signal averaging functionality not only provides intense and stable laser light, but also suppresses the effect of noise on the system performance. A sample 30/60 km FBG sensor array is connected to the fiber ring laser to demonstrate experimentally the feasibility and effectiveness of the laser as a CC. The experimental results indicate that the signal averaging operation inside the proposed setup increases the system signal-to-noise ratio (SNR).     

Optical fiber FBG linear sensing systems for the on-line monitoring of airborne high temperature air duct leakage

Electrical sensing systems, such as those involving eutectic salt, are mostly used in connection to leakage from existing airborne high-temperature air-conducting pipelines. Such complex structured systems are susceptible to external interferences and, thus, cannot meet the increasingly strict monitoring needs of a complex air-conducting pipeline system of an aircraft. In view of this point, this paper studies an alternative sensor system based on a dense array fiber grating. To obtain a compact and light-weight airborne signal processing system, a field programmable gate array is used as the main control core that controls the output of the light source. The functions of pulse modulation, analog-to-digital conversion, data buffering and transmission are integrated into a single system, while the linear sensing monitoring is obtained by detecting the time-division and wavelength-division wavelength drift signals of the fiber Bragg grating array. Our experiments show that the spatial resolution of the linear sensing system approaches 5 cm, the temperature measurement accuracy reaches 2 ℃, the temperature measurement range is between 0-250 ℃, and the response time is within 4 s. Compared with the existing electrical monitoring systems, various monitoring indicators have been greatly improved and have broad application prospects.