球面型大端面特种光锥的空间光信号接收研究

在无线光通信、激光雷达和光源-光纤耦合等领域中,空间光信号很容易受到外界因素的影响而产生光束的偏移。针对这一问题,本文提出一种球面型大端面特种光锥的光信号接收方法。分别对两种不同球面型大端面特种光锥的耦合效率进行了实验测试。实验结果表明,两种特种光锥的最大耦合效率均为56%。对于大端面球面中心厚度为1.3 mm的特种光锥,当径向偏移量达到2.6 mm左右时,耦合效率几乎下降为0;而大端面球面中心厚度为0.49 mm的特种光锥接收性能则较好,光束水平入射到特种光锥大端面任何位置处都能通过光锥在小端面出射,并且耦合效率整体趋势比较稳定。因此,该特种光锥具有制作简单、耦合效率高、接收范围广等优点,可用于光通信和光传感领域的微弱光信号的接收。     

光通信专业生产实习的改革与实践

生产实习是光通信专业人才培养计划中的重要实践教学环节。该文以吉林大学-瑞斯康达光通信实验室的建设为契机,建立了涵盖光同步传送体系、分组传送网络、以太无源光网络和多业务网关的光通信网络实践教学平台。开发了由基础实验和进阶实验组成的生产实习教学内容,在基础实验部分要求学生掌握通信设备的两种常用配置方法,在进阶实验部分提高学生对商用光网络设备的独立操作能力。探索了结合工程应用的案例式实践教学方法,通过实习小组研讨机制提高了学生的团队合作能力和工程实践能力。     

单周动态补偿的光通信码间抑制抗干扰新方法

在对光通信码间进行抑制抗干扰的过程中,光信号会受温度、大气流动等不确定性因素的影响,干扰随机性较大,导致传统的调相阵列技术由于不能实时检测,从而无法有效实现光通信码间的干扰抑制。提出一种单周动态补偿的光通信码间抑制抗干扰方法,分析带有干扰的光通信系统,给出外部扰动向量的动态特性,分析无限时域的性能指标,将原系统和干扰系统和期望输出联立,获取光通信增广系统。在调制信号中引入直流偏置信号,将经调制的数据向量划分成不同子序列,赋予各子序列对应的加权系数,依据光通信码间安全工作区域信号范围对光信号进行限幅,通过正信号的切顶信号求出补偿信号。对正信号与翻转负信号进行符号拼接、偏置信号添加等操作,将光信号以光功率的形式传输至光无线信道。将加性高斯白噪声信道作为信道模型,将负信号置零,进而抑制光通信码间的干扰。仿真实验结果表明,所提方法具有很好的抗干扰性能。     

基于复合衍射全息图的多路涡旋光解调技术

将高斯光束入射到加载有复合衍射全息图的空间光调制器(spatial light modulator,SLM)上可一次生成多个涡旋光(optical vortex,OV);反之,将相应的涡旋光入射到相同全息图上,便可还原为高斯光,实现涡旋光的解调.由于传统的涡旋光通信系统中一个全息图只能解调一路入射涡旋光,故提出了一种基于复合衍射全息图的涡旋光解调法,该方法能利用一个全息图解调多路入射涡旋光,具有较好的应用前景.搭建了一个实验系统,实现了16QAMOFDM(quadrature amplitude modulation-orthogonal frequency division multiplexing,正交振幅调制-正交频分复用)光信号的涡旋光生成、传输和解调,将解调后的高斯光经过一系列离线处理得到了OFDM信号的星座图和各个子载波的误码率.实验结果表明,所有子载波的误码率均在前向纠错(forward error correction,FEC)门限之下,说明该方法具有良好的系统性能.     

无线光通信实验系统的研制

该文研制了一套可以用作教学实验的无线光通信实验系统,此无线光通信系统分为前端的电信号变为光信号的调制驱动加载部分和后端的光信号变为电信号的接收部分.根据视频和音频信号传输的要求设计并制作了调制驱动电路和光接收电路,在验证半导体激光器伏安特性和功率特性的基础上,高质量地实现了视频信号和音频信号的无线传输.     

透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量技术

设计了一种新的透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量装置,采用一束线光束作为入射光照射颗粒,一维线阵CCD传感器与线光束对应放置作为透射光的探测器,通过对接收的光信号作相关处理得到透过率起伏频谱.对透过率起伏频谱做了数值计算,同时也实现了TFS-SC在实验上的测量,从透过率起伏频谱中获得了颗粒粒径及浓度信息.实验结果表明:透过率起伏频谱空间相关法不受流场影响.     

红外报警实验装置的设计

用光电传感器、模拟电路和数字电路设计了一种红外报警实验装置,该装置由光发射、光接收、信号放大器、比较器及D触发器组成,当发射和接收之间的红外光被阻断时,系统持续发出报警信号。采用红外光调制技术,把红外光调制成脉动光,提高了红外光的辐射距离。详细分析介绍了该装置的电路原理及调试安装方法。实验结果表明,该装置电路典型、报警性能稳定且容易实现,非常适合作为本科生相关课程的综合设计性实验,以培养学生的创新和实践能力。     

非周期高透射亚波长会聚光栅的研究

亚波长光栅作为一种新颖的光学器件可以实现光束的偏转、功分、会聚、偏振分束等功能.针对空间光的耦合以及微型激光器输出光的束型需求,本文提出了一种具有透射光束会聚效果的一维亚波长光栅,通过对亚波长光栅的结构设计,控制亚波长光栅的波前相位使得亚波长光栅具有高的透射率,以实现透射光束的会聚效果.利用有限元分析法(FEM)对设计的一维非周期亚波长会聚光栅数值进行仿真,结果表明:仿真焦距在10μm处的光束会聚的透射光栅,仿真得到的实际焦距fx为7.715μm,透射率为81.8%.因此,利用有限元法设计的非周期光栅对发散光束具有优异的会聚效果,有望在光通信器件的集成以及空间光耦合领域得到重要应用.     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

空间光通信技术

首先介绍了空间光通信的概念与特点,接着分析了空间环境资源及空间光通信的应用,然后重点讨论了空间卫星网的逻辑和物理拓扑结构及空间光传送网的核心技术,最后分析了空间光通信的4项关键技术,并展望了空间光通信的发展前景。     

多学科交叉融合的模拟电路实验设计

为更好地推进新工科建设,培养具有跨界整合能力的工程科技人才,提出一种交叉创新型模拟电路实验 教学方法,设计了厚基础、活模块、多学科、主题式和创新型的实验教学内容,应用TBL-ＲBL( Team Based Learning-Ｒesearch Based Learning) 双轨教学法,融合光学、信号与信息处理等多学科的知识,以基于红绿蓝的 发光二极管( ＲGB-LED: Ｒed Green Blue-Light Emitting Diode) 的可见光通信系统设计实验案例为例,阐述了模拟 电路实验教学中交叉创新型实验的设计方法。实验案例表明,学科交叉创新实验可开阔学生的视野,培养学生 解决复杂工程问题的能力和创新能力。     

光纤通信实验教学改革与实践

根据"光纤通信"的课程特点,以及在实验教学中所存在的不足,对实验教学中教学理念、方法和手段、实验室开放、创建国际联合实验室等方面进行改革,建立以学生为主的互动式教学模式,并取得初步成效,为创新型人才培养打下基础。     

空间光通信原理与技术创新实践研究型教学改革

为了提高＂空间光通信原理与技术＂课程的教学质量和学生培养水平,探索引导学生开展自主学习、科学研究与创新实践的研究型教学改革。针对该门课程的主要特点,提出开展多元化的教学模式、建设研究型实验体系、建立大学生创新实践基地和建设创造性的课程考核和评价标准。通过建立研究型教学平台,着力培养创新实践型人才。     

中药化学实验课程教学改革初探

文章介绍了上海中医药大学在中药化学实验课程改革中为了实现创新性人才的培养目标,把重点放在加强基本技能的复习和巩固、重视综合性实验、开设设计性实验、增加实验力度、发挥计算机辅助教学(CAI)在中药化学实验教学及创新能力培养中的作用、进一步完善实验考核办法和编写双语实验教材开设双语实验等方面做了大量工作。通过以上措施不仅充分调动了学生学习中药化学的积极性,促进了学生对整个中药化学知识的理解和掌握,而且明显地提高了中药化学实验课的教学效果,极大地提高了学生的创新能力和综合素质。     

光隔离器在光信息技术实验中的应用

介绍了光隔离器的结构及工作原理,并通过在二项光信息实验中应用光隔离器的实例,说明将它放置在半导体光源输出光之后能够使实验系统稳定,可以获得可靠的测量数据。1550nm波长的光隔离器,价格便宜,适宜在教学实验中应用。     

物理实验在实践中的应用

本文通过对两个光学实验的设计,说明了实现将物理基础实验应用到实际并精密测量的过程;论述了实验教师利用丰富的教学经验和熟练的实验技巧改进实验内容,提高创新意识,达到培养优秀毕业生的目的。     

创新教育在大学物理实验教学中的实践

为了探讨教师在大学物理实验教学中如何进行创新教育,从大学物理实验教学的实践出发,在教学方法、教学手段、教学内容及科研与教学的关系等方面,介绍了进行创新教育的经验和体会。为教师在教学实践中进行创新教育提供了一些借鉴。     

自动控制原理模块化实验教学模式研究

对自动控制原理实验教学模式进行研究,根据不同专业、不同层次学生的需求,将实验教学划分为四个模块,即验证性、设计性、创新性和综合性实验模块,并给出了四个实验模块的内容设计和实施办法。教学实践表明,形式多样的实验教学设计有助于培养学生创新能力和工程意识,加深学生对自动控制原理基础知识的理解,提高学生分析和设计控制系统的能力。     

面向实践创新能力培养的数字信号处理实验教学改革

数字信号处理实验教学在培养学生关于数字信号处理的实践能力和创新意识方面有着非常重要的作用。为了提升学生的创新实践能力,从实验内容、教学模式和考核方式3个方面对数字信号处理实验教学进行了改革,采用层次化和多类型的实验内容、基于翻转课堂的教学模式以及侧重过程的多元化考核方式。教学实践的结果表明,学生成为了数字信号处理实验课堂的主角,实践能力和创新意识都得到了显著提高。     

深空光通信链路特性分析及功率预算

深空光通信链路距离非常远,要求功率预算非常严格。影响通信链路特性的因素很多,功率预算往往需要很复杂的折中考虑。重点分析了链路距离、光学天线直径、光束发散角、大气信道损耗、光学系统损耗、探测器灵敏度等因素对链路方程、探测器信噪比和通信误码率的影响。提出了结合链路方程、信噪比和误码率对发射功率进行预算的新方法。开展了7 km地面间光通信室外演示验证实验,对大气信道损耗、光学系统损耗等进行了测试;开展了光束发散角、探测器灵敏度的室内测试实验。实验结果和理论分析基本吻合,表明该预算方法具有应用于深空光通信的可行性。