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将光通讯原理引入大学物理实验中──激光通信与光纤通信实验系统简介作者:刘志海,居剑作者单位:哈尔滨工程大学理学院150001光纤传感器研究所相似文献(10条)1.学位论文杨东鑫大气激光通信的高速跟踪系统2007激光通信分为有线激光通信和无线激光通信两大类。有线激光通信即为通常所说的光纤通信;而无线激光通信是以激光为载波,通过自由空间、大气、水下等传输通道进行信息传输的一种激光通信方式。在自由空间或大气中进行的无线激光通信通常又称为空间激光通信。由于激光的窄光束,使大气激光通信系统具有天线增益很高,能量集中,通信的信息不易被截获,系统不易被人为干扰等非常诱人的特点,并且以及其大容量、机动性、保密通信等特点,使得人们更热衷于研究和开发大气激光通讯。在大气激光通信系统中,由于激光光束的发散角极小,在传输过程中受到大气散射、折射、湍流、机械部分的振动等很多因素的影响,特别是当通信系统安装在运动载体上,系统平台的振动等都会造成激光光束偏离目标,通讯受到影响,所以激光光束的捕获、瞄准、跟踪(Acquisition,pointingandtracking-APT)技术就成为关键的系统技术之一。只有具备了包括快速精确的APT技术在内的一系列关键技术,整个大气通信系统才能实现高效可靠的信息传输。而在APT中的重中之重,难中之难就是捕获与跟踪系统的设计。本文就是对大气激光通信如何实现高速跟踪进行的设计与研究。针对这一情况,在设计中提出了一种用于自由空间光通信系统的快速定位跟踪方案,在系统中增加了粗搜索8挂限探测器,与已往不同的是,粗搜索8挂限探测器能快速的进行初定位,然后再由四象限探测器进行细搜索,这样能在很大程度上减少搜索所用的时间,提高了系统的定位跟踪速度。2.期刊论文严彩萍.张长森.YanCaiping.ZhangChangsen垂直腔面发射激光器在无线激光通信中的应用研究-应用激光2007,27(1)在光纤通信中广泛应用的垂直腔面发射激光器,以其单模特性好、阈值电流低、调制速率高等特点备受人们青睐,而在无线激光通信中的应用鲜有报导.本文从垂直腔面发射激光器的结构特点出发,分析了它的技术优势及技术发展趋势,探讨了垂直腔面发射激光器可在无线激光通信中获得应用的原因.采用VCSEL垂直腔面发射激光器作为激光光源并与光纤通信中已经成熟的EDFA、波分复用等技术的结合,将提高无线激光通信系统的性能,降低系统成本.3.学位论文陈柯弱湍流情况下LDPC码在大气激光通信系统中的应用研究2009大气激光通信利用在大气传输的激光束作为信息载体,实现通信。它结合了光纤通信与无线电通信各自的优点,信息容量大,发射光束窄,方向性好,天线尺寸小,抗电磁干扰能力强,不占用频率资源,建网和维护价格低廉,线路建立快,无线路租用费用,因此它具有良好的前景。目前各主要大国都在加紧研究,以期占领这一技术的至高点。在目前强度调制式的大气激光通信系统中,由于存在大气湍流和衰减致使光信号产生随机衰落。从理论上来讲,可通过提高发射功率来克服衰落,但在实际中大功率、高速率的激光器制造很困难,而且也不经济。所以信道编码技术应用于大气激光通信的研究已得到重视,尤其研究、开发高抗干扰性能、高速率的编码和调制技术成为大气激光通信面临的重要课题。本文采用低密度校验(Low-DensityParity-CheckCodes,LDPC)码用以改善大气激光通信链路性能。LDPC码属于线性分组码,其一般编码方式是建立在线性分组码编码原理的基础上。但一般编码方式存在编码复杂度高、编码时延大的问题(特别在长码条件下)。本文对新型、快速的近似下三角形LDPC码编码方式进行了理论研究和仿真分析,研究结果表明:该种编码方式可以大大地降低编码复杂度和时延,在高斯信道下的仿真表明:近似下三角形编码方式和一般编码方式在纠错性能相差无几。目前LDPC码的译码方式中经典软判决算法有置信传播算法(BeliefPropagation,BP)等,该算法采用信息传递进行迭代译码。仿真结果表明,LDPC码在采用BP算法译码时具有很好的性能,但是缺乏严格的理论基础。针对这一问题,本文提出将协同优化算法应用到LDPC码译码中。仿真结果表明,该算法应用于LDPC码的迭代译码相对于经典置信传播算法(BP)能够获得有效的软判决译码增益;同时译码复杂度低,而且不会出现差错平底特性。本文研究了弱湍流信道条件下,基于上述的编/译码方式,采用OOK调制时,不同码长不同码率的LDPC码的性能。仿真结果表明,LDPC码具有良好的纠突发错误的能力,可以大大提高大气激光通信系统的可靠性,并为其实用化提供可靠的保证。4.期刊论文朱代先.康晓非.柯熙政.ZHUDai-xian.KANGXiao-fei.KEXi-zheng面向光纤通信的大气激光应急通信系统设计-大气与环境光学学报2006,1(2)应急通信是指在突发事故造成通信中断或通信阻塞情况下的临时通信.结合应急通信的特点,给出一个面向光纤的大气激光应急通信系统,较为详细地说明了该系统中应急数字光端机的各模块功能,分析了PPM调制和锁相环原理和作用,最后指出了应急通信系统的应用前景.5.学位论文陈刚空间激光通信和DWDM光纤通信若干关键技术的研究2004自由空间光通信(FSO)宽带传输是近几年倍受注目、发展迅速的通信技术.它在传输特性上具有优于光纤通信和微波通信的特点,因而在许多领域得到应用,或者具有潜在的和重要的应用前景.尤其在宽带接入网方面和卫星通信方面,受到各国科技界、产业界和军事部门的重视.社会信息化的发展对通信网络的高速、大容量发展提出了迫切的要求.随着光纤通信网络的发展,网络结点上的各种光子器件和模块技术已成为光纤通信系统进一步发展的关键.该文从宽带接入实际应用出发,对大气传输的光通信系统进行了理论和实验研究,获得了很好的实验结果.对DWDM系统中若干关键光子器件和单元设备进行了理论和实验研究.该文还对星际光通信系统进行了总体考虑和模拟研究.无线激光通信系统的设计包括激光器、接收器的特性和选择,发射和接收光学系统设计,大气损耗特性研究和接收电路、信号处理的基本参数设计,以及系统各部分参数的综合设计.并从实验上研究了实际FSO系统的外场性能.运用大气湍流的理论模型分析了大气湍流对无线激光通信的影响,得出大气湍流中激光通信模型.通过实验研究了单发射光源和多发射光源大气湍流导致的光强抖动.提出了一种多发射器结构来减轻大气抖动效应,并用外场实验结果证实了多发射器的有效性.分析讨论了空间光通信捕获、瞄准和跟踪(APT)技术,设计出用于FSO中的跟瞄装置,提出了大气通信中跟踪系统的设计方法和参数考虑.对光纤光栅分波合波器件、光纤光栅外腔激光器发模块等DWDM光纤通信的关键器件进行了实验研究,提出了改进器件性能的方法和工艺改进途径,设计建立了一个动态可配置、可传输多种媒体波分复用DWDM光网络演示系统.结合国家天基信息网基本需求和星际光通信系统的关键技术,对星际光通信系统进行了总体考虑和模拟研究.6.期刊论文柯熙政.赵黎.殷致云.KeXizheng.ZhaoLi.YinZhiyun无线激光通信中差错控制实验研究-电子测量与仪器学报2009,23(6)微波通信灵活方便,光纤通信码速率高,无线激光通信兼具微波和光纤通信的优势,但受大气环境的影响不容忽视,差错控制是克服无线激光通信环境影响的-个有效方法.常见的纠错码有Rs码、Turbo码和Ldpc码,分别将RS(15,9)码、RS(30,10)码,码长为128码率为1/2的LDPC码、交织长度为64码率为1/3的Turbo码引入无线激光通信系统中,按照设计的实验方案,进行一年多时间的实际测量,对几种前向纠错码的性能进行了比较,实验结果表明:RS(30,10)码纠错能力最强,Turbo码纠错性能稍逊于RS(30,10)码.RS(15,9)码与码长为128,码率1/2的LDPC码的纠错性能相差不大.在不同的雨天环境中,通过采用前向纠错码,可以将误码率从10-4降低到10-6以下;在雪天,可以将误码率从10-3降低到10-5以下;在大雾条件下,可以将误码率从10-3降低到10-5以下;在一般晴好天气下,可以使误码率降低到10-9以下.7.会议论文蒋丽娟.朱道伟大气激光通信WDM系统关键技术分析2003介绍一种在宽带接入等领域前景看好的新兴技术,并对此项技术实用化必须突破的关键技术进行了详尽的分析.在此基础上,给出一个传输距离为4km的4×2.5Gb/s模型系统设计方案.8.学位论文冉英华空间光通信中光学天线系统的设计及性能分析2009近年来,随着地面光纤通信的发展,特别是光放大器及波分复用技术的成熟,许多国家纷纷转向研究工作波段为1550nm波段的通信系统,1550nm波段的空间光通信将成为未来的高速卫星激光通信系统的发展趋势。就目前技术水平来看,仍然还有许多关键技术需要进一步完善,主要包括以下关键技术:(1)精密发射和接收光学天线技术;(2)高精度对准技术;(3)高能量转换效率的光放大器技术;(4)空间光到光纤的高效耦合技术;(5)空间环境适应性技术。针对上面提到的前两项关键技术,论文主要研究了光学天线系统的设计原理及方法,设计出一套中心波长为1550nm波段的光学天线系统,对设计的系统进行了加工实现、测试及性能分析。本论文的研究内容如下:1.介绍了光学系统的设计方法,对非球面光学零件应用和光学特性进行了分析。通过对各种常见光学天线的结构、成像质量进行对比分析,本论文确定在该光学天线系统的设计中采用卡塞格伦天线。2.通过对卡塞格伦天线结构的建模分析和光学设计软件Zemax的应用,优化设计出主镜和次镜均为非球面镜、中心波长为1550nm、视场角为1°的卡塞格伦光学天线,并对卡塞格伦天线离焦对天线发散角的影响、增益、准直特性、成像质量及传输效率进行了分析。3.利用Zemax优化设计了收发合一的光学天线系统,它包括发射通道、接收通道和实验通道。在系统中,利用分色镜和分束镜实现收发隔离及多光路需求。对各个光学元件的材料进行了分析,与加工单位协商,对材料进行了合理选择。4.利用Zygo干涉仪对加工的光学天线系统的波像差进行了测试,其波像差均方根(RMS)值为0.046λ,满足设计指标(<λ/20)要求。对系统的传输效率进行了测试,结果为71.4%。分析了系统的成像质量、光束发散损耗。通过对光学天线系统偏轴的建模,得出了功率衰减曲线。9.会议论文何大可.王福昌PPM激光通信帧同步器1995该文提出了PPM激光通信帧同步器的外同步方案,详细分析了它的工作原理,并给出实验结果。10.学位论文康赟啁啾相移光纤光栅的光谱特性分析及其应用2008相移光纤光栅是指在光纤光栅的某些点,通过采用一些方法破坏其周期的连续性而得到的,这些不连续的连接会产生相移。目前所研究的相移光纤光栅仍停留在均匀Bragg光栅上引入相移点,而本文研究的啁啾相移光纤光栅是在啁啾光栅上引入相移点,并与普通相移光纤光栅的光谱特性进行了比较。啁啾相移光纤光栅不仅具有普通相移光纤光栅的一些重要的特征,而且其反射带宽和透射窗的带宽可以根据需要在很宽的范围设计。本文的工作对设计新型啁啾相移光纤光栅器件提供了理论依据。第一章综述了光纤光栅的发展背景、分类和制作方法,全面地介绍了光纤光栅在光纤通信和传感领域的应用现状。第二章是整篇论文的理论基础。根据光波导中的电磁场理论,推导了经典的耦合模方程。同时为了对光纤光栅的光谱特性进行数值仿真,简要介绍了龙格—库塔法、传输矩阵法、基于Newton—Raphon方法的算法、FatemehAbrishamian提出的算法,分析了这四种的算法的适用性。对于不同类型的光纤光栅,我们要选择适用于其的最方便最快速的算法。第三章利用传输矩阵法,对啁啾相移光纤光栅的光谱特性进行了系统的分析,并与普通相移光纤光栅的光谱特性进行了比较,根据得出的光谱特性简要地介绍并预言了啁啾相移光纤光栅在窄线宽单频光纤激光器、WDM/DWDM光通信系统以及掺铒光纤的增益平坦化等方面的应用。第四章研究了噪声作用下的
本文标题:将光通讯原理引入大学物理实验中——激光通信与光纤通信实验系统简介
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