高速空间激光通信系统在空天信息网中的应用

 针对高速空间激光通信系统应用时面临的主要问题：节点高速运动的跟踪瞄准和与组网载荷协同工作,提出将高速空间激光通信系统作为节点主要通信载荷的双通信载荷结构,并设计了高速空间激光通信系统与组网载荷协同工作机制和协议模型,依据协议模型进行了原理样机开发与试验。试验结果表明,提出的协同工作机制与协议模型能很好地适用于高速空间激光系统,支持超高速率数据传输,最高MAC层协议数据速率可达1.772 Gb/s,平均处理时延20 μs。     

GaAs激光空间传输调制的物理实现

针对ＧａＡｓ激光器平均发射功率的局限性，介绍几种实用的降低脉冲速率的调制方案并给出简单易行的电路。     

基于VCSEL的高速光收发模块研究

基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高速光模块在现代光通信系统中的应用已越来越广泛。本文在简单介绍光收发模块和VCSEL器件的基础上，着重讨论了GBIC模块的总体设计和主要技术关键。     

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。     

一种用于波分复用系统的ATM光交换模型

波分复用是增大通信容量,提高线路利用率的常用技术.本文提出了一种用于波分复用系统的ATM光交换模型.该结构利用波分复用的特点,采用内部多通道互连方式,使其具有易于实现、结构简单、对内部缓存要求较低等优点.并对该模型进行了性能分析,得出了结论.     

基于异步延迟采样的光通信性能监测方法

基于异步延迟采样和人工神经网络统计学习提出了一种光通信性能监测方法。通过对高速光信号进行异步延迟采样,获得信号二维幅度直方图,然后提取其中特征参数并对人工神经网络进行训练,最后以人工神经网络的预测输出实现对光信号损伤的监测。构建10 Gb/s非归零码开关键控,40 Gb/s光学双二进制码和归零码差分移相键控光通信仿真系统,并对光信噪比、色散和偏振模色散损伤进行监测。仿真结果表明,所提方法对被监测光信号的速率、码型调制格式透明,可同时准确监测多种并存的传输损伤,损伤参数监测误差小于5%。该方法具有电域处理带宽要求低、采样机制简单的特点,适用于分布式在线光性能监测。     

日本超高速骨干光纤传输系统迈入400 Gps时代

随着互联网和智能手机的普及,数据流量呈爆炸式成长,为了满足不断飙升的通信需求,100 bit/s相干光纤系统顺势产生。100 Gbit/s超高速光纤传输系统全面商用日本NTT、日本电气、富士通、三菱电机株式会社公司等受日本总务省委托,研发出了100Gbit/s光纤传输系统。它可以用到WDM的骨干光纤网及海底光缆网络中,同时也可用在     

光子晶体表面光波导的特性研究

采用平面波展开法和时域有限差分法,研究了光子晶体表面光波导的色散及光传输特性。研究结果表明,表面模的出现及其色散特性与表面介质柱的半径相关,色散曲线的斜率保持单调变化,并在最低或最高频率附近展现低群速度频率区。由于光子带隙和全内反射的共同影响,光场将沿晶体表面高效率地传输。研究结果为探索在光子晶体外部控制光传输具有重要的理论意义。     

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.     

激光器驱动和激光器之间的高速连接

光纤接入网以其高速度,大容量、低功耗等优点,成为接入网的重要发展方向,低成本的高速光发射机成为光纤接入的一个关键.相对于外调制激光器.直接调制激光器因为调制简单、成本低,成为光发射机的首选方案.激光器和激光器驱动之间高速的连接,是实现直接调制光发射机的关键技术之一.理论分析了激光器驱动器输出的偏置电流和调制电流之间的关系,得出了实现偏置电流和调制电流稳定的条件.分析了激光器和激光器驱动之间高速连接存在的问题,选择电容耦合的方式,利用高速印刷线路板(PCB)布线技术,实现了 2.5 Gb/s的直接调制激光器的研制.     

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

 由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟(B积分)超过一定值后,将严重影响光束的近场强度分布,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算,给出高功率激光系统设计中的D-B判据。     

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟(B积分)超过一定值后,将严重影响光束的近场强度分布,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算,给出高功率激光系统设计中的D-B判据。     

湍流等离子体鞘套中高斯光束的传播特性分析

为了研究高斯光束在湍流等离子体鞘套中的传输特性,根据广义惠更斯-菲涅耳原理,采用基于快速傅里叶变换的功率谱反演法,用多随机相位屏来模拟湍流带来的影响.根据超声速飞行器绕流等离子体流场厚度在厘米级别的特点,光束在两个相位屏之间的传输过程中采用菲涅耳衍射积分的两次快速傅里叶变换算法(double fast Fourier transform algorithm),利用多随机相位屏模拟等离子体鞘套湍流对光束传输产生的影响,解决了多随机相位屏模拟湍流研究中的超短距离传输问题.当飞行高度为45 km,飞行速度为18马赫时,通过对超声速飞行器绕流等离子体流场的统计分析,发现在此飞行条件下折射率起伏方差的强度范围10~(–11)—10~(–14).对高斯光束在湍流等离子体流场中的传输特性进行了数值仿真.结果表明:在等离子体鞘套湍流中折射率起伏强度、波长、传输距离等都是影响高斯光束质量的重要因素.折射率方差越大,传输距离越长,光斑弥散越严重,光强起伏越大,光强减弱也越明显.光束的波长越长,高斯光束抑制湍流的能力越强,光斑弥散程度越小,光强起伏也越小.     

用于光通信的高速响应有机电致发光器件

采用直接光强调制的方法,建立了一种新型有机电致发光器件(OLED)的光电信号传输体系,研究了发光层掺杂、发光面积和预置电压对OLED响应速度的影响。结果发现:与发光层为单独的Alq3的器件相比较,掺杂rubrene的发光层的荧光寿命较短,响应较快;减小OLED的发光面积能提高OLED的响应速度,并在0.02 mm2的发光面积上实现了100 Mbit/s的信号传输速度;同时,预置直流电压也能改善OLED的响应速度。最后,提出将柔性OLED与聚合物波导及有机光电二极管结合,实现了一种全有机的柔性光电子体系。     

多根平行光纤的功率转移特性分析

基于模式耦合理论,研究了呈一字型排列的多根平行单模光纤间的功率转移,分析了光纤间距对耦合系数和功率转移的影响,给出了三根平行单模光纤耦合方程的解,针对不同的初始条件进行了比较分析.数值计算表明,呈一字型排列的多根平行单模光纤间的功率成一定周期转移.     

宽频带激光自由空间传输的调制特性研究

基于惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了宽带光束在菲涅耳衍射区的自由空间传输特性,得到宽带光束传输的调制深度与光束带宽Δλ及菲涅耳数F的变化关系。结果表明:一定的带宽对光束的均匀性有适当的改善;当光束的带宽Δλ<2λ0/F时,带宽越大,光束越均匀;当带宽满足条件Δλ=2λ0/F时,菲涅耳衍射完全消失;在一定的菲涅耳数范围内,宽带光束的调制深度随菲涅耳数振荡变化,振荡曲线的主极大值和次极大值分别出现在菲涅耳数为奇数和偶数处,而极小值则出现在菲涅耳数F=2k±1/3(k=1,2,3,…)处,在极小值处光束的均匀性最好。     

具有波长不敏感特性的全光纤时分复用器

分析了熔锥型非对称单模光纤耦合器的宽带特性,介绍了采用２×２宽带光纤耦合器进行级联实现的８×２．５Ｇｂ／ｓ时分复用器,信号源采用增益开关量子阱ＤＦＢ激光器,脉冲宽度为４０ｐｓ,周期为４００ｐｓ。实验结果表明,采用这种方案制作的时分复用器,插入脉冲的间隔均匀,脉冲的波动小且损耗低,同时,这种时分复用器具有对波长响应不敏感的特性     

应用光纤光栅的马赫—陈德尔型波分复用器特性的理论分析

利用光振幅传输矩阵对光纤光栅马赫－－陈德尔型波分复用器的特尾进行了理论研究，分析了结构参数对器件性能的影响，给出了其最佳的结构参数。     

高速扫描太赫兹系统在珐琅上的应用

珐琅在宫廷艺术品中享有重要地位,其制作工艺复杂,为了更好地分析珐琅的制作工艺,各种无损的科技手段都被用于珐琅的研究。太赫兹作为最后一个未被完全开发的波段,近年来被广泛应用于无损检测领域,例如通信、安检和航天等。将太赫兹技术应用于珐琅的保护和修复具有重要意义。本文搭建了基于异步光学采样（ASOPS）的高速扫描太赫兹系统,将此系统用于珐琅的反射成像研究。实验结果表明,胎体和掐丝结构的反射率较高,但边缘图案的反射率没有中间金属反射率高。掐丝结构的金属丝较细,太赫兹图像仍可以清晰地显示出它的形态,但并没有观察到不同珐琅釉料颜色的差别。珐琅片的内部至少有两层结构,分别为胎体层和掐丝釉料层。掐丝珐琅釉料层的表面并不平整而是呈现包络状,可能是在制作珐琅的最后一步磨光的过程中磨得不完全,底层的胎体平整而规则。     

一维光学格子孤子的传输特性及控制研究

利用解析和数值方法研究了在具有横向折射率周期性调制的克尔型非线性介质中光学格子孤子的传输，得到了孤子参数的演化方程以及格子孤子的形成和稳定传输的条件.结果表明：当光束的入射角小于某临界角度时，光束可被类似波导形式的路径俘获而稳定传输，该临界角随折射率调制周期、调制深度的增加而增大，且光束越窄临界值越大.此外，线性空间啁啾虽然对光束传输的中心位置没有任何影响，但会导致光束发散从而破坏格子孤子的形成和稳定传输，对此提出了采用特定功率取值来补偿啁啾作用从而形成格子孤子的方案. 关键词： 光孤子 光学格子 光传输 矩方法