紫外散射通信实验系统及其性能分析

设计了一种基于紫外发光二极管(LED)的大气散射通信系统,利用非视线单次散射模型仿真分析了紫外光大气散射通信的接收光功率与通信距离之间的关系以及不同宽度的发送光脉冲在接收端的脉冲波形展宽.构建了紫外光散射通信实验系统,实现了语音和数据传输,并对系统的通信距离和收发仰角进行了实验研究.仿真分析与实验结果显示:日盲区紫外光在大气中散射传输时由于大气粒子的强烈散射与吸收,传输损耗较大,距离每增加10倍,接收功率下降20dB,因此日盲区紫外光大气散射通信适用于近距离通信场合;近距离传输时散射造成的光脉冲多径展宽为微秒量级,对中低速通信系统影响较小;单个紫外LED发光功率较低,可通过多个LED阵列来提高发射功率,增大通信距离.     

光电成像系统分析中大气传输特性计算的几个问题

利用美国大气传输特性软件LOWTRAN，对常用的基于气象学能见距离的大气透射比公式及中波和长波红外透射比进行了分析．结果表明：气象学能见距离透射比公式可以较好地描述美国标准大气下可见光的光谱透射比和平均透射比，但其向紫外和红外波段的适用性需要慎重处理；在高温和潮湿条件下，中波红外波段的大气平均透射比在路径的起始阶段衰减较快；但在一定距离外，中波红外波段的大气平均透射比优于长波红外波段。     

短距离无线激光通信系统波长选择分析

无线激光通信系统中激光调制信号在大气信道中传输时受背景光、大气衰减、湍流效应等诸多因素的影响．传统上认为红外波段的激光更适合于在大气信道中传输．基于对红光激光束大气传输特性的分析，讨论了激光束传输过程中背景光干扰、大气衰减和湍流效应的影响.结果表明：红光波段激光和红外波段激光用于短距离无线激光通信时受信道的影响差别不大，红光波段激光可用以加载调制信号有望实现无线高速数据传输．     

紫外无线光通信系统研究

紫外光通信是一种极具潜力的近距离通信方式,分析了紫外光大气传输特性和系统信道模型,利用紫外光的散射特性来有实现抗干扰非视距近距离通信这一难题;以紫外LED和光电倍增管分别作为通信系统光源、光电探测器,采用脉冲编码调制和循环冗余编码方式,设计并研制了一套紫外无线光通信系统样机,实现了小角度的实时数据通信,通信速率为9.6 kbps,误码率1%以内,通信距离为5 m以内。     

日盲紫外光高速通信机国产化研究

为用国产手段提高日盲区紫外激光机非视线方式(non-line of sight,NLOS)传输信号的高速通信性能,研制了紫外声光调制器对紫外光进行调制;并联使用已国产化紫外光电倍增管接收信号;设计了一种新的调制方式—改进的差分脉冲位置调制(IDPPM)为核心的软判决解码技术,并将软判决与硬判决作了比较,同时将软判决时对时隙错误概率的改善做了仿真,验证其对通信改善的真实性.用紫外光进行高速通信,关键在于能够对信号进行高比特率的编码、调制与解调,这是紫外通信区别于其他通信方式的重要特征.     

海面舰船目标紫外和可见光波段散射特性研究

采用Mote-Carlo方法构造了二维随机粗糙海面.利用海面双向反射分布函数(BRDF)模型计算了海面在紫外和可见光波段的辐射亮度,并与大气传输软件Modtran计算结果进行了对比分析.基于目标表面材料BRDF模型,计算分析了海上某舰船目标分别在紫外和可见光波段对背景辐射的散射亮度,并与海面背景辐射亮度进行了对比.结果表明,在紫外和可见光波段,海面背景辐射对舰船目标亮度的影响可以忽略,探测时间和方位、舰船表面材料、目标形状以及探测波段等因素,共同决定了舰船目标的散射特性,为实现海面舰船目标的多波段实时探测与识别提供一定的参考依据.     

积分法确定城轨弓网电弧检测系统特征光波段

特征光波段的选择是否合理直接关乎日盲紫外法城轨弓网电弧检测系统检测结果的准确性.为了确定合理的检测特征波段,本文拟通过实验方法还原弓网电弧,搭建实验电路,模拟现场弓网电弧发生的过程,并利用光谱仪记录了6次电弧的完整光谱数据.实验结果表明,虽然每次发生电弧时受电弓碳滑板与接触线距离与接近速度的影响,但电弧光谱分布基本相似,产生波峰的位置也基本相同.在日盲区范围内,240～260 nm和275～285 nm波段分别出现明显波峰.应用积分法分别求取电弧全波段、日盲区波段及以上两波峰段的辐射强度相对值,结果表明,日盲区及两波峰段的辐射强度积分值均随电弧的减弱而线性降低.相比之下,275～285 nm波段的辐射强度积分值较240～260 nm在日盲区的占比稳定,因此确定275～285 nm波段为日盲紫外法城轨弓网电弧检测系统的最佳特征波段.     

用于紫外成像的日盲紫外像增强系统的研制

结合日盲紫外滤光技术、光谱转换技术和像增强技术,在紫外日盲波段,研制了日盲紫外像增强系统,并将此系统应用于紫外指纹检测仪取得了很好的成像效果.     

用于电晕检测的高光效紫外光学系统设计

为了实时监测高压电晕放电,需要一种灵敏、便携、可普遍推广使用的电晕检测设备.通过需求分析,采用日盲区响应波段的紫外火焰探测器感应进入系统的光子数来评价电晕放电强度。为提高探测灵敏度,设计了一套由单片双凸球面透镜、超半球固体浸没透镜和紫外探测器构成的紫外光学系统。该系统结构简单紧凑,有较大的能量汇聚比,提高了系统的探测能力。通过Matlab计算和Lighttools仿真设计,原理样机测试结果验证了该设计完全满足使用需求。     

基于紫外激光器的无线光通信系统

为了提高紫外光通信系统的通信距离,提出了基于紫外激光器的通信系统;利用光电倍增管作为光电探测器,采用循环冗余校验（CRC）进行编码,并对传统FSK调制方式进行了改进;搭建了紫外激光通信系统实验平台,对实验结果进行分析,讨论了通信距离对误码率的影响;最终在白天通信距离150 m和夜晚220 m的范围内,实现了传输速率为0.6 kb/s,误码率低于10-5的紫外激光通信系统.     

日盲区紫外光非视线传输模型

为建立一个更接近实际情况的紫外光非视线传输模型,用来处理复杂的大气条件和边界条件,建立了基于Monte Carlo方法的紫外光非视线传输快速算法模型。分析了发射功率为1 W的单色紫外光信号在不同环境条件下的脉冲响应函数和边界条件对信号强度空间分布的影响,以及系统发射仰角和接收仰角与探测信号强度的关系。与单次散射模型比较,该模型具有更高的精度和边界处理能力。对合理涉及通信系统、提高通信质量都有很大提高。     

紫外相机在电晕检测中的应用研究

高压输电线的电晕放电现象消耗大量的电能，而目前的电晕检测技术，如远红外望远镜、超声电晕探测器及人工目视检查都有一定的不足。日盲紫外探测因为背景干扰微弱、可靠方便而具有独特的优势。经比较分析提出了一种紫外探测方案，给出了一种系统结构。     

磁化等离子鞘套中毫米波大气窗口的衰减

为了更好地利用目前紧张的频谱资源,解决临近空间通信"黑障"问题,选取高斯分布模型建立非均匀等离子鞘套,并结合4个在大气中具有高透过性的毫米波大气窗口,研究等离子鞘套外加不同强度磁场与无外加磁场情况下,毫米波大气窗口在其中传输的衰减情况受攻角和等离子鞘套碰撞频率改变的影响。仿真结果显示:外加不同强度磁场时会改变毫米波大气窗口的衰减值,但不会改变毫米波大气窗口在等离子鞘套中的传输规律。外加磁场是否改善毫米波大气窗口的传输性能需要综合考虑等离子鞘套与毫米波大气窗口的谐振频率。     

南极瑞穗站辐射特征的初步研究

本文利用1979－1980年在南极瑞穗太阳分光辐射分量和长波辐射通量及微气象观测资料，计算并分析了辐射分量，地表反射率，地表和大气的有效比辐射率，大气的有效透过率和雪面反射率与太阳高度角的关系及他们的日，年变化，并对输出输入长波辐射的实测与计算值进行了比较，初步结果表明：在南极瑞穗站净辐射年平均值为－14．6W／m^2，在波长305－2800nm,305-695nm,和695-2800nm范围内地表反射率分别为0．79，0．95，和0．64，地表和大气有效比辐射率的年平均值分别为0．99和0．77，大气的有效透过率在不同的波长范围内有不同值，代表春，夏，秋季的10月19日，12月28日和3月3日，在305－2800nm波长范围内，晴天大气透过率分别为0．828，0．871和9．835。     

紫外衍射微透镜阵列的设计与制备

通过研究互相关联的光学和工艺参数,用标量衍射理论设计了用于128×1日盲型紫外探测器的衍射微透镜阵列,其工作中心波长为400 nm,单元透镜F数为.f/5,f为焦距.采用组合多层镀膜和剥离的工艺方法制备微透镜阵列,对工艺流程和制备误差进行了分析,对制备出的128×1的衍射微透镜阵列的光学性能进行测量和分析.实验结果表明,衍射微透镜阵列的衍射效率为87%.制备误差主要来自对准误差和线宽误差.紫外衍射微透镜阵列的整体性能满足了微透镜阵列与紫外焦平面阵列的单片集成要求.     

Physiological Defense Mechanism of Ligularia intermedia Against UV—B Radiation on Dongling Mountain

Liguloria intermedia growing at different altitudes were used to investigate the mechanism of ultraviolet (UV)-resistance on physiological aspects in the field. The tests compared the absorbance of the UV-absorbing compound, the content of chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids, and the activities of peroxidase (POX) and superoxide dismutase (SOD) in Ligularia intermedia growing at three different altitudes on Dongling Mountain in northern China. There were no significant differences between the plants growing at 1160m and 1820m. However, all of these factors increased dramatically at 2190m. The results indicate tha tthe UV-resistance of the plants mainly depends on the mechanism of filtering the radiation and preventing the reactive oxygen species (ROS) damage produced by UV-B.     

全介质窄带滤光片膜厚均匀性分析

对全介质窄带滤光片镀制时因基片位置不同引起的透射率曲线的变化进行了分析,得出了其透射率曲线形状基本保持不为仅中心波长发生偏移的结论,根据所得的结论,提出了用于DWDM光纤通信系统的滤光片的实际镀制的改进方案。     

Au/n-ZnO/p-SiC紫外探测器的研制和特性分析

采用宽禁带半导体n-ZnO和金属Au作肖特基接触,n-ZnO和同为宽禁带半导体p-SiC形成异质结,Ti,Ni,Ag合金作背底形成欧姆接触,研制出Au/n-ZnO/p-SiC结构的紫外探测器.测试分析了该器件的光谱响应特性,响应范围为200～400nm,在室温和一定反偏压下,响应峰值为313nm,半宽为65nm.同时测试分析了该器件的I-V特性,室温下,反向工作电压大于5V,反向击穿电压为70V.实验表明,此结构紫外探测器具有良好的紫外响应特性以及较低的反向漏电流和结电容.