用于移动可见光通信的球面型可变焦光学接收天线

针对可见光通信环境的复杂多样性以及传统光学接收天线应用的局限性,设计了一种可变焦光学天线作为移动可见光通信系统的接收天线。通过引入直角反射棱镜折叠空间光路的方法减小天线的厚度,且该天线各透镜面型均为球面,较大地节约了系统成本。仿真分析结果显示:系统的变倍比为2.5倍,视场角可以在16°~42°之间连续变化,最大增益可达16.2,系统尺寸为18 mm×6 mm,探测面照度均匀且相对照度较高,满足通信应用。最后,在5 m×5 m×3 m的通信环境中对变焦天线和定焦天线在不同应用场景下的接收性能进行了对比分析。分析结果表明,变焦光学接收天线满足大视场高增益要求的同时,在系统的稳定性、移动性和环境适用性方面明显优于定焦光学天线,非常适于可见光通信应用。     

阵列波导光栅波分复用/解复用器光谱响应效率的理论模型

基于单模光波导的本征模场分布,瑞利－索末菲衍射积分公式和天线原理的互易定理,给出耦合器中两个非接触平面光波导耦合特性的描述.基此,根据等光程差不等振幅多光束干涉的光场叠加原理,推导出新颖的阵列波导光栅波分复用/解复用器的光谱响应效率的解析函数表达式,这些表达式可为快速精确分析阵列波导光栅波分复用/解复用器的特性提供理论基础.同时,介绍了一个计算阵列波导光栅波分复用/解复用器特性的例子,给出其光谱响应度和信号通道串扰.     

基于全息反射镜的室内可见光通信光学接收天线

提出了一种新型光学接收天线的设计和制作方法,利用干涉和衍射原理在全息材料上制成具有聚集光束和滤除环境光双重功能的全息反射镜.通过耦合波理论与k矢量闭合法分析了这种光学接收天线的角度选择性、光谱选择性以及任意点的衍射效率,模拟结果表明:全息反射镜在不同点的视场角和光谱带宽分别为0.8°~13.4°和4.4nm~7.4nm,并且整体衍射效率在95.3%以上.与由聚光镜和滤波片组合成的传统光学接收天线相比,全息反射镜体积小、重量轻、成本低、能作为光学接收天线用于室内可见光通信系统中.     

二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

针对室内可见光通信系统的传统光学接收天线无法同时满足高增益和大视场的问题, 设计了一种二级级联式光学天线. 通过分析信噪比、通信速率与接收天线视场角的关系, 发现视场角为40°–60°的光学天线最适用于室内可见光通信系统. 通过光学仿真软件TracePro的模拟及计算, 给出了所设计的二级级联式光学天线的增益随信号光入射角的变化关系. 结果表明, 相较于传统接收天线, 二级级联式光学天线具有更好的光学性能, 视场角为菲涅耳透镜单独接收时的4 倍. 利用Matlab对二级级联式光学天线竖直向上时的接收功率分布进行仿真, 结果显示探测器接收到的信号功率提升效果明显, 平均值较直接探测时增大了7 dBm, 进一步证实该二级级联式光学天线适用于室内可见光通信系统.     

波分复用孤子通信系统容量研究

在波分复用(WDM)孤子通信系统中,不同信道的孤子由于载波频率不一样而会发生周期性的碰撞,碰撞将引起孤子到达接收端时间的移动,这个现象限制着邻近信道的最小频率间隔和可以被复用的最大频率范围,即决定了WDM孤子通信系统的最大通信容量。     

基于LED可见光波分复用的音频传输演示仪

利用LED高频率闪烁的响应特性,设计了一种基于LED可见光波分复用的音频传输演示仪。波分复用是让不同波长的可见光同时加载不同信号,通过同一信道传输信息的通信技术。本装置实现了可见光通信技术和波分复用技术的结合,可以大大提高可见光通信的效率。装置亦可用于课堂演示。     

平板型聚光器作为可见光通信中光学天线的设计与性能分析

针对室内可见光通信中光学天线存在的视场小、接收面光能分布不均匀,以及低功率光源条件下接收功率低的问题,设计了作为可见光通信系统光学天线的平板型聚光器,推导出适用于平板型聚光系统的光学增益理论公式。在一个(5×5×3)m房间中对平板型聚光器作为光学天线的接收功率分布进行仿真,得到直射和非直射链路信道下视场角为50°的平板型聚光器接收房间内各位置的光功率比直接探测时分别提升了16.2411dBm和16.4956dBm。     

蚀刻衍射光栅波分复用器件的设计与模拟

近年来光通信飞速发展,波分复用技术(WDM)是满足要求的有效手段.密集波分复用技术已经得到成功商用,其扩展信息传输容量的能力也在不断增强.作为波分复用中最关键的器件,蚀刻衍射光栅(EDG)是平面波导密集波分复用器件中很有发展潜力的一种.本文分析了EDG器件的解复用原理,参量设计,工艺过程.文章最后,建立了一个光栅干涉的简单模型,对设计好的器件参量进行模场形状、谱响应、色散等光栅性能的模拟,得到基本的器件解复用特性,并加以分析.     

基于光纤激光器的波分复用光纤光栅传感系统

用传感器光栅串作环形腔激光器的端镜 ,借助腔镜倾角可调法布里珀罗滤波器对波分复用传感元进行波长寻址 ,利用非平衡迈克耳孙扫描干涉仪对来自传感光栅的包含应变信息的波长漂移信号进行解调 ,实验证实系统的应变传感灵敏度为 1 6 6 9°/ με ,与理论值 1 6 78°/ με非常吻合。锁定来自某一光栅的信号后 ,所设计的反馈装置保证了系统具备自动追踪感测信号的能力。     

耦合角度对平面波导叠加型光栅解波分复用性能的影响

利用玻璃材料的光敏性可在平面波导中制作出具有解波分复用功能的叠加型光栅,根据耦合模理论对这种平面波导叠加型光栅的解波分复用特性进行研究,发现了入射角度通过改变耦合系数会对光栅的反射率和带宽产生影响：当入射角度较大时,单个光栅的反射率虽稍有增大,但带宽变宽;而在入射角度较小时尽管其反射率稍有下降,但带宽却显著变窄.因此在光栅设计时必须综合考虑反射率和带宽的要求以获得更好的解波分复用性能.     

结合波分复用和空分复用的光纤光栅串口总线式检测系统

结合波分复用和空分复用技术,可增加光纤Bragg光栅(FBG)传感波长的解调数目。开发了FBG传感器检测仪与计算机系统之间的光纤Bragg光栅传感检测系统。该系统通过串口总线分别与光开关和解调仪通信,实现了传感光谱的实时描绘和16通道的FBG传感中心波长的动态更新。测试结果表明,系统工作波长范围为1527~1566nm,中心波长分辨率为1pm,一次采集光栅波长信息时间为620ms。     

光纤干涉型波分复用器件的研究

利用耦合理论，分析了马赫－陈德尔（Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ）干涉型波分复用器的复用间隔，波长隔离度及输出功率等特性，讨论了它的温度稳定性，并对其波长调谐性进行了分析与实验。     

复合抛物面聚光器作为可见光通信光学天线的设计研究与性能分析

针对室内可见光通信的特点, 选择复合抛物面聚光器作为可见光通信系统光学天线, 介绍了复合抛物面聚光器的几何结构和光学特性, 利用光学仿真软件 TracePro对复合抛物面聚光器进行了设计、建模与仿真. 通过对不同光源条件下复合抛物面聚光器聚光特性的仿真发现: 在光源为朗伯辐射模型时复合抛物面聚光器的聚光性能更好, 且视场角越小增益越高; 但接收端与光源的相对位置对小视场复合抛物面聚光器的实际增益有明显影响, 在仿真条件下, 视场角为10°的复合抛物面聚光器实际增益为22.88, 比理论值降低了31%. 在此基础上, 在一个5 m×5 m×3 m的房间中对采用复合抛物面聚光器为光学天线的室内可见光通信系统进行了建模, 分别得到了直射链路和非直射链路下房间内各个位置的光功率分布. 仿真结果表明, 采用一个视场角为60°的复合抛物面聚光器为光学天线, 两种链路下平均接收功率分别提高了4.29 dBm和4.77 dBm, 非直射链路比直射链路的平均接收功率提高了11.2%.     

可见光天线

可见光天线与无线电波天线类似，可以用碳纳米管制成．无线电天线的长度等于入射波的波长或入射波长的几分之一，无线电波激发天线中的电子，产生一定量的电流．这种响应电流被放大和调谐是无线电和电视广播的基础．     

光纤光栅多传感器复用的成象光谱技术

本文根据光纤光栅多传感器复用时信号的光谱特征,提出了采用成象光谱技术对复用信号进行解调的方案.文章推导分析了该复用方案的有关参量及特性,并进行了验证实验,获得了与计算结果吻合的实验结果.     

平顶型蚀刻衍射光栅波分复用器优化设计

本文对利用多模干涉(MMI)结构实现解复用器蚀刻衍射光栅(EDG)频谱平坦化的设计方法进行了改进.通过使用预展宽输入结构把带间串扰降到很低值;通过使用抛物线型多模干涉区,把带通纹波减小到接近于零的同时,大大增加了1dB带宽,最终得到了平坦化效果最佳的设计方法.作为例子,最后给出了两种不同频带间隔下的最优设计尺寸.     

基于室内可见光通信技术的新型两级光学接收天线设计与分析

针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了一种新型两级光学接收天线.根据复合抛物面聚光器光学增益随视场增大而减小的聚光特性,将复合抛物面聚光器截面基准曲线旋转设计得到具有一定旋转角与厚度的透镜壁复合抛物面聚光器.进一步结合透镜壁复合抛物面聚光器和半球透镜的优势设计了一种新型两级光学接收天线,在增益保持的情况下视场角增大了近20~?.在一个5 m×5 m×3 m的空旷房间,通过Trace Pro建立光学天线的分析模型,Matlab软件对室内可见光通信系统进行信道建模.计算结果表明,采用这种新型两级光学接收天线,与直接接收的情况相比,平均接收功率增幅为757.2%,是复合抛物面聚光器的5.62倍;信噪比平均值增幅为28.07%,是复合抛物面聚光器的1.67倍;光学增益为11.49,是复合抛物面聚光器的2.81倍.且光斑半径仅为2.5 mm,较复合抛物面聚光器减小了近37.5%,使得能量集中均匀分布,进一步证实该新型两级光学接收天线适用于室内可见光通信系统.     

基于光纤光栅的光子器件及其在波分复用系统中的应用

本文报道了光纤光栅外腔激光器、光纤光栅解复用器、光纤光栅滤波器、解复用滤波器和分/插复用器(OADM)等在全光通信网中有应用潜力的新型光子学器件的实验结果,并演示了这些器件的功能和基于这些器件的4路符合ITU波长标准,间隔约为1.6nm,速率为4×155Mbit/s的密集波分复用传输。     

长周期啁啾光纤光栅级联作为波分复用隔离滤波器的数值研究

用矩阵传输法对长周期啁啾光纤光栅用于波分复用隔离滤波器的特性进行了分析,讨论了设计该类型高性能的波分复用隔离滤波器的关键技术,给出了仿真结果,表明该类型滤波器具有大的可用带宽、频率等间隔、隔离度高和通带内的色散可以忽略等优点,并指出通过调谐级联长周期光纤光栅之间的光纤长度可以实现频率间隔的调谐.     

利用成像光谱技术的光纤光栅多传感器复用

根据光纤光栅多传感器复用时信号的光谱特征，提出了采用成像光谱技术对复用信号进行解调的方案。在分析了成像光谱复用方案原理、推导了其测量分辨率及复用能力等主要性能指标的基础上，给出了验证实验系统及相应实验的结果。