大气激光通信中的多层空间脉冲位置幅度调制

针对现有光空间脉冲位置调制频谱效率低、激光器利用率不高等问题,将分层技术与空间脉冲位置幅度调制相结合,提出了一种适合于大气激光通信的多层空间脉冲位置幅度调制方案.通过额外增加少量几个激光器构成多层结构,并通过脉冲位置幅度调制中的脉冲位置携带比特信息,不同层通过脉冲幅度得到区分.介绍了系统中层映射、空间脉冲位置幅度映射及其逆映射的原理,并推导出该方案的误码率表达式.利用蒙特卡洛仿真方法进一步验证了该方案的正确性,并与传统空间调制系统的性能进行了对比.结果表明:与传统光空间调制系统相比,所提方案提高了系统的频谱效率,且所用激光器数目更少.在传输比特相同的条件下,相对于(32,4,128)-空间脉冲位置调制系统,(9,4,8,2)-多层空间脉冲位置幅度调制系统的频谱效率提高了16倍,当误码率为10-3时,其信噪比改善了约1dB,且所用激光器数目不到前者的1/3.其中,括号中的参数分别表示激光器数目、探测器数目、采用调制方式的阶数及层数,层数为1时忽略.     

兰州地区光强分布及其起伏特性研究

在兰州地区夜间进行了链路长为610m的激光传输实验,研究了高斯激光在不同天气条件下的光强分布及其起伏特性.采用三维伪彩色变换方法,分析了光斑光强的空间分布规律,得到了光斑主瓣光强服从类高斯分布,并按照晴天、多云天、阴天的顺序,光斑几何中心位置附近光强分布的陡峭度依次减小,而其衰减则依次增大的结论.同时,利用实测光强值分析了大气闪烁指数,结果表明:晴天、雨后晴天和阴天下的闪烁指数分别为0.225 4、0.189 2、0.188 8,这说明晴天下的光强起伏大于雨后晴天和阴天的,且均为弱起伏.通过对归一化光强的频数分布进行非线性拟合得到了光强的概率密度分布,它们均服从对数正态分布,其中晴天下的概率密度曲线的拟合优度更是达到了0.997 50.     

MIMO大气激光通信及其关键技术

多输入多输出(MIMO)系统在不增加频谱资源和发射功率的情况下,能够成倍提高现有系统信道容量的特点,本文将MIMO技术应用于大气激光通信。提出了基于MIMO的大气激光通信并建立了系统模型,详细的阐述了涉及到的关键技术。最后分析了该系统的信道容量变化情况,并通过仿真实验说明了信道容量及误字率与天线数量之间的关系。结果表明:随着天线数量的增加系统的信道容量增大,误码率减小,而且能有效克服大气湍流所产生的闪烁效应。同时在天线数量乘积相同的情况下,接收分集的效果要比发送分集的效果明显。     

沙尘信道下激光通信系统的性能分析

沙尘对激光信号的散射和吸收作用会引起激光信号的严重衰减,本文结合我国沙尘粒子的半径分布特征,在考虑含水影响的基础上,研究了沙尘对激光信号衰减特性的影响,得到了接收端信噪比的表达式;同时针对OOK调制,推导了沙尘天气下激光通信系统的误码率和信道容量。仿真分析了能见度、传输距离、含水量以及激光波长等因素对误码率和信道容量的影响。结果表明:随着含水量和传输距离的增大以及大气能见度的减小,系统的误码率会呈现出不断增大的趋势,而信道容量则呈现减小的趋势。在能见度为4 km的情况下,波长为1 550 nm、传输距离为1 km时系统的误码率可达10~(-2)数量级,且归一化信道容量为8.48 bps/Hz。     

BAM荧光粉表面包膜处理及其发光性能

为改进稀土三基色荧光粉尤其是BAM荧光粉的光衰问题，采用铝溶胶对BAM荧光粉粉体进行表面处理。获得了包覆氧化铝膜层的BAM粉。以SEM，XPS等方法对其表面形貌和组分进行测试，包覆率达到90％左右，且包覆膜层稳定。以未经包膜处理的BAM荧光粉作对照进行发光性能测试。测得包膜BAM粉的热稳定性得以改善。制成单色灯燃点试验后的光衰小于对照样品。对荧光粉表面吸附沉积的汞量变化进行检测。包膜BAM粉的含汞量小于未经包膜处理的对照样品。结果表明：对荧光粉进行表面包膜处理以保护粉体、提高热稳定性、降低光衰的研究工作是具有实际意义的。     

Ce~(3+),Pb~(2+)和Sn~(2+)离子在β′-Al_2O_3型六角铝酸盐1.30BaO·6Al_2O_3中的发光性质

本文研究稀土离子Ce~(3+)和S~2型离子(Pb~(2+)和Sn~(2+))在β′-Al_2O_3型富钡相六角铝酸盐1.30BaO·6Al_2O_3中的发光性质。发射光谱和激发光谱表明,在富钡相中激活离子占据两个不等当的晶体学格位。Ce~(3+)激活的样品,发射光谱由四个带组成,其相对强度不依赖于激活离子的浓度,不同Ce~(3+)发光中心间没有能量传递。对于Pb~(2+)和Sn~(2+),在紫外激发下,荧光光谱包含三个带,Pb~(2+)的带峰值为390nm,425nm和485nm;Sn~(2+)为388nm,418nm和457nm。425nm和418nm发射分别归于占据晶体学BR格位的Pb~(2+)和Sn~(2+);390nm和388nm发射归于反BR格位上的Pb~(2+)和Sn~(2+);而485nm和457nm的带分别是Pb~(2+)和Sn~(2+)的离子对的发射。离子对是由占据(Ba)_nO镜面层上的BR和反BR格位的Pb~(2+)(或Sn~(2+))所形成。Pb~(2+)和Sn~(2+)离子的发光按照S~x型离子能级作了讨论。     

稀土三基色荧光粉的合成、性质及应用

自1942年至今,国内外荧光灯都以“卤粉”为主要发光材料,它的特点是光效高,但由于发射光谱在红色区域内辐射量不足,而蓝色辐射又过甚,致使荧光灯显色性较差,使被照射的实物颜色失真.前几年在卤粉中加入绿粉(硅酸锌锰)和红粉(锡激活的磷酸锶或锰激活的氟锗酸镁,砷酸镁等)使荧光灯的光色有较大的改进,但光效下降.长期以来光色和光效的矛盾,未能统一.     

兰州地区夜间光强起伏特性实验

在兰州地区夜间进行了链路长为610m的激光传输实验,研究了晴、阴、沙尘、雨夹雪天气下光强起伏的统计特性.采用闪烁法测量了不同天气下的大气折射率结构常数C_n~2,分析其最大值、最小值、均值和标准差,得到实验期间C_n~2值的范围为1.06×10~(-15) m~(-2/3)~1.05×10~(-13) m~(-2/3),均属于中等湍流;而且晴天和雨夹雪天气下C_n~2值以及起伏程度均大于阴天和沙尘天的值.同时,利用实测光强值分析了Rytov方差,结果表明:晴、雨夹雪、沙尘天气下光强起伏大部分时间属于弱起伏,有小部分时间跨入中等起伏区,而阴天下光强起伏均属于弱起伏,且晴天和雨夹雪天气下光强起伏大于阴天和沙尘天.通过对光强频数分布进行对数正态、Gamma-Gamma和指数威布尔非线性拟合,不同天气下光强起伏概率分布最为接近指数威布尔分布,其拟合优度均大于0.989 95,而在弱到中等起伏区,Gamma-Gamma分布拟合效果优于对数正态分布.