涡旋光束轨道角动量检测及其性能改善

利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置,观察衍射图中光斑的分布规律,并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负,利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰,使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。     

非Kolmogorov大气湍流对径向部分相干阵列光束瑞利区间和湍流距离的影响

基于广义的Huygens-Fresnel原理和非Kolmogorov谱模型,推导了无线光通信系统中径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时瑞利区间z_R和湍流距离z_T的解析表达式,对瑞利区间和湍流距离随湍流参量和光束参量的变化情况进行了数值分析.结果表明:不论是相干还是非相干合成,径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束的z_R和z_T均随湍流广义指数α的增大非单调变化,当α=3.11时,z_R和z_T取最小值,此时阵列光束扩展最大;相干合成比非相干合成的光束扩展要小,但其受湍流的影响更大;对于相干合成而言,径向分布半径r0越大,合成光束的z_R和z_T就越大,而非相干合成的z_R和z_T不受r0的影响;不论是相干还是非相干合成,阵列子光束数目对合成光束的z_R和z_T没有影响;当光束相干参量β足够小或波长λ足够大时,大气湍流对阵列光束z_R的影响可以忽略.     

大气激光通信下的OFDM导频信道估计方法

针对大气激光通信下的OFDM(正交频分复用)系统,对几种基于导频的信道估计方法进行了比较分析,并给出了仿真结果。仿真结果表明,SVD-LMMSE(基于奇异值分解的线性最小均方误差)算法在提高信道估计精度的同时,可以降低系统计算的复杂度;增大CP(循环前缀)可以非常有效地提高系统性能。     

一种新的紫外光自组织通信网络MAC层避退算法

紫外光自组织通信网络是把紫外光与自组织网络相结合的,能够利用自组织网络的多跳特性来克服紫外光距离有限性的通信网络。为了使紫外光自组织通信网络中各个节点能够对有限的信道资源进行充分与公平的利用,需要对网络协议栈中的第二层——媒介接入控制层上的传统算法进行优化。本文以媒质接入控制层(MAC,Media Access Control)传统上采用的二进制指数退避算法为基础,以提高公平性为目的,提出了依据退避计数器值的随机选取是否合理,继而采取相应的奖励惩罚机制的新算法。研究结果表明:新算法提高了无线紫外光自组织通信网络中各节点接入信道的公平性,并在信道吞吐量和信道接入公平性之间达到了一个较好的折衷。     

轨道角动量叠加态的产生及其检验

带有螺旋相位分布的波束都具有轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）,其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷数。理论分析了叠加涡旋光束的相位及光场分布,然后将叠加态涡旋光束的相位分布图加载到空间光调制器上产生了多态涡旋光束,讨论了不同拓扑荷数叠加时光场衍射图的分布情况。实验结果表明,叠加态的涡旋光束光场衍射图随着叠加光束拓扑荷数的正负以及数值而呈一定规律性变化,即当叠加的两束光拓扑荷数为异号时,衍射产生的光斑数为两束光拓扑荷数绝对值之和;当叠加的两束光拓扑荷数为同号时,衍射产生的光斑数为两束光拓扑荷数之差的绝对值。通过此性质可以检验涡旋光束的拓扑荷数,为叠加涡旋光束在自由空间光复用通信系统的拓扑荷数检测提供了新的方法。     

RoFSO系统QAM调制解调仿真及其性能分析

由于自由空间光通信（FSO）具有速率高、功耗低、机动性强等特点,利用自由空间光信道传输射频信号（Radio Over FSO）,将其与正交幅度调制（QAM）相结合,可以使二者互相补充,发挥各自的优势。本文论述了自由空间光通信中正交幅度调制（QAM）的原理和特性,并进行了QAM调制和解调的matlab仿真。通过对得到的仿真结果进行比较和分析,研究了QAM信号的解调性能,分析计算了QAM信号相干解调的误比特率（BER）、误码率（SER）和信道容量。为Radio Over FSO系统的实现奠定了理论基础。     

探测器及其噪声模型研究进展

无线光通信系统中,接收端由光电探测器实现光电转换,而探测器中存在的噪声会直接影响光电转换效率。文章以无线光通信为背景,根据光电探测器噪声的产生机理,对探测器的散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声和热噪声分进行描述,并且给出相对应的数学模型。结合具体的雪崩光电探测器、正本征负探测器、光电倍增管、四象限探测器、量子点红外探测器、平衡探测器及双平衡探测器分别分析各自的噪声模型。最后指明了该领域的进一步研究工作方向。     

多维耦合器校正空间光-单模光纤耦合对准误差

根据高斯光束传输理论,分析了径向偏差、端面倾斜偏差和轴向偏差等对准误差对空间光-单模光纤(SMF)耦合效率的影响。数值计算和实验结果表明,当端面与径向之间的夹角Ω为90°和270°时,3种对准误差对耦合效率的影响相互独立,当夹角Ω=180°时,耦合效率有最大值。为更好地补偿对准误差对SMF耦合效率的影响,基于压电陶瓷设计了具有5自由度耦合装置的光纤耦合器,并结合变增益型随机并行梯度下降算法寻找空间光-SMF的最佳对准姿态。实验结果表明,5自由度光纤耦合器可以很好地实现不同对准误差的校正,系统闭环后SMF耦合效率达到53.2%。     

原子钟噪声中的混沌现象及其统计特性

原子钟是一个极其精密的振荡源，其内部噪声极大地限制了时间尺度的精确性.通过一种变形Duffing方程模拟原子钟内部的各种周期及混沌现象，给出了过渡混沌、阵发混沌及混沌的统计描述.根据Lyapunov指数的变化，分析了原子钟噪声中的混沌现象及其激发机制.对1994年的6月1日0时至8月20日24时的测量数据进行了分析，给出了相应混沌分量的统计特征. 关键词：     

用光束轨道角动量实现相位信息编码

光束轨道角动量的本征态可实现高维量子信息的传输,将此特性用于信息的编码,可以提高数据编码的密度.提出了对八台阶结构相位编码的方法,根据相位旋转角的不同,来控制入射光束的相位延迟,进而实现相位信息的编码.讨论了基模高斯光束经过不同台阶后的螺旋谱分布,通过阵列功率探测器检测特定编码台阶结构对应的螺旋谱,区分不同的编码数据态,实现相位信息的解码.每个存储单元理论上可编码24 bits数据信息,是四台阶结构编码信息的3倍.