激光通信技术论文范文

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激光通信技术论文

激光通信技术论文范文第1篇

【关键词】 空间激光通信技术 进展与趋势

引言:随着社会对于信息技术的应用要求的不断提升,人们对于具有高频率以及高效率的信息传播技术的应用的重视程度,也在不断的提升。因此探究空间激光通信技术最新的进展和趋势的重要性不可忽视。由于空间激光技术所具有的载波频率,远高于微波通信技术所具有的载波频率,因此空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。

一、空间通信激光技术的最新进展探究

通信激光技术在全世界范围内都被广泛的应用,发达国家也将发展、进步以及完善通信技术作为重要的研究之一。空间通信激光技术随着各项研究的全面实施,也取得了巨大的发展和进步。

1.1空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究

月球激光通信验证技术是美国主要开展的空间通信激光技术。月球激光通信验证技术实施的主要目的,是建立绕月飞行器同地面之间的双向的通信渠道,从而可以有效的实现信息的探测的灵敏度得以有效的提升。同时,由于月球激光通信验证技术的灵敏度较为理想,月球激光通信验证技术的技术服务终端,终端的体积较小,质量也相对偏低,并且月球激光通信验证技术的应用过程中所需要消耗的能源也相对较少,因此空间通信激光技术的最新进展探究中的月球激光通信验证技术探究,对于促进信息技术的发展,具有不可忽视的时代意义。

1.2空间通信激光技术的最新进展探究中的欧洲数据中继卫星系统

欧洲数据中继卫星系统是德国主要研究的空间通信激光技术之一。欧洲数据中继卫星系统实施的主要目的,是通过卫星群体的建造,有效的实现无人机与地面站之间的中继服务的顺利的开展[1]。由于欧洲数据中继卫星系统具有较为完善的激光通信服务终端,具有十分可观的码速率,因此欧洲数据中继卫星系统的应用可以使得空间通信过程中,信息的捕捉时间被有效的缩短。因此欧洲数据中继卫星系统的应用的探究十分的具有可行性。

1.3空间通信激光技术的最新进展探究中的星间光通信工程试探技术

星间光通信工程试探技术是日本主要研究的空间通信激光技术之一。星间光通信工程试探技术的应用过程的主要内容,时间里“阿蒂米斯”卫星与任务卫星之间的双向空间激光通信渠道。从而实现双线链路传输速率的同时有效提升。星间光通信工程试探技术的应用,促使了地轨卫星与机动光学地面,建立完善的空间通信激光的平台的可能性,得以有效的实现。因此空间通信激光技术的最新进展探究中,星间光通信工程试探技术的探究和应用,对于空间通信激光技术的应用具有十分有效的发展和完善作用[2]。

二、空间通信激光技术的进展趋势探究

随着各个国家的不断的计划和完善,空间通信激光技术的发展速度较为客观,同时很多技术上存在的障碍也被有效的解决。例如高效准确的获取、对准以及追踪技术、大气湍流效应挽救技术、高功率激光发射技术,以及具有较高的灵敏度的激光接受技术,这些技术的完善和其全面发展,都使得空间通信激光技术具有十分理想的发展趋势。

开展空间通信激光技术的进展趋势探究,可以有效的明确机制从直接检测向关联检测以及综合检测的转变,同时空间通信激光的进展趋势还包括:通信波长的波段的不断过渡、纳米技术在空间通信激光技术应用过程中的有效融合以及经典光通信与量子光通信之间的有效结合[3]。

探究空间通信激光技术的进展趋势可知,由于空间激光通信的宽带优势十分明显,因此成为空间宽带通讯的最重要的渠道,是空间通信激光技术进展的趋势。

结束语:探究空间激光通信技术最新进展与趋势,首先应当明确空间激光通信技术最新进展:月球激光通信验证技术和欧洲数据中继卫星系统以及星间光通信工程试探技术,进而开展空间通信激光技术的进展趋势探究。通过探究空间激光通信技术最新进展与趋势可知,空间激光通信技术的广泛应用,是应时代的需求而生,具有必然性。将发达国家的空间激光通信技术应用到我国的空间宽带通信发展中,将为我国的空间宽带通信技术的发展带来巨大的推动力。

参 考 文 献

[1]蒙静,李帅,候宇葵. 中远红外激光星地通信链路性能研究[A]. 中国通信学会卫星通信委员会、中国宇航学会卫星应用专业委员会.第十二届卫星通信学术年会论文集[C].2016:6.

[2]张璐. 大气激光通信中随机光信号的建模和检测算法研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)中国宇航学会卫星应用专业委员会:2013.

激光通信技术论文范文第2篇

关键词:光通信 电光调制 增益控制

中图分类号:TN929.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)10-0021-02

光通信是以光波为载体的进行的通信。在此通信系统中电光调制技术占着很重要的地位,电光调制的作用是将电信号加载到光波上进行信号在发射端无失真的传输。在电光调制中电光驱动器是给电光调制器提供驱动电压的。信号能否无失真的传输出去,完全依赖于电光调制器及其驱动器的综合性能,所以要对驱动器的性能进行多方位设定使得调制器工作在最佳的状态。

1 电光调制器调制方式

直接调制和间接调制依据光源和调制的关系划分的。

1.1 直接调制

直接调制就是在光通信系统中用电源调制的一种办法,该调制方法是利用电流来驱动半导体激光器或发光二极管,从而达到信息以光信号的方式传输。在整个调制过程中,传输距离会因光纤具有色散效应及展宽传输谱等受到影响。我们在用激光远距离通信时,它必须具有相当高的输出功率才能实现,事实上相比其他调制直接调制的输出功率是比较小的,很难实现远距离的传输需求,虽然该方法简单易实现,应用范围不是很广。

1.2 间接调制

在光调制系统中外调制方式就是在形成激光后加载到调制器上。该调制是在激光器的谐振腔外边放置电光调制器,当把调制信号加载到调制器上时,处在电场中的调制器,将会发生某些物理特性的变化。这种调制方法应用范围很大。从调制速率上这种调制速率比较快,所以在实际的激光通信应用中常应用该方式。

2 电光调制器的工作原理

电光效应是电光调制器的依据。我们所说的电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性,折射率在外加电场的作用下而发生变化的一种物理现象。

我们一般可用下面的公式进行表达:

aE为线性电光效应,为二次电光效应。二次电光效应是可以忽略不计的是因为对大部分晶体是很不明显得。电光调制的过程就是电光效应的基础上来实现对光束的调制,这种调制方式可以分为强度调制和相位调制。相位调制是利用调制信号的相位来使得信号进行无失真传输的,它的重要组成部分是起偏器和电光晶体。在激光通信中对光束调制大部分是利用强度调制进行的调制,由于接受的光强变化大部分都受到接收器的影响。

本文主要是从相位电光调制器原理介绍自动增益控制原理,如图1所示。

在调制器电极间加一场强为E的电场,偏振态分别设为沿x方向和沿z方向,线性偏振光相位的变化应该为如下式的关系:

铌酸锂晶体中寻常光折射率表示和非常光为折射率表示为,为了得到较大的电光效应,x方向为位调制器偏振的方向。如果波导层很薄,我们把加载到电极上面的电压与电极之间电场之间的关系可以表示:

当入射光的偏振方向为x方向,把(2-3)式代入(2-1)式可得

通过上式我就可以得出与变化关系,是随着时间的变化而变化的电信号,这样就可以实现相位调制。如果相位的变化量为π那么需要加载的电压为半波电压,可以得到半波电压的表达式为

这样相位调制器的半波电压就可以用器件和晶体的参数表示出来,事实上相位调制器的半波电压我们通常是通过直接测量来得到的。由(2-4)和(2-5)式得到光相位的改变量为与电信号的关系表达式如下

3 自动增益控制电路原理

调制器只有工作理想的半坡电压才能把信号无失真的输出,在实际的光通信中,必然会受到外界环境的影响例如温度、高频连续波信号都会对晶体的电介质产生影响,这样会使的电光调制器的调制特性发生变化,从而导致调制信号的畸变。所以我有必要提出更好的电光调制方法。

本文重点研究激光通信系统中电光增益自动控制系统,即通过设计一个自动增益控制系统来控制电光调制器的输入信号。来使得加载到电光调制器上的电压始终为所需要的半坡电压,从而保证信号可以无失真的传输出去。我们就需要设计加对电光调制器上的电压进行实时监测和控制使得加载的电压严格的保持在半坡电压,这样就可以实现信号的无失真的传输出去了。图2为原理总体框图。

其中包括以下几个核心部分采用Photile公司的MPX-LN-5型芯片作为系统的相位调制器,典型带宽5GHz,波长在1550 nm。应用时如果调制带宽是5GHz,射频输入RF-IN电压至少放大到7V,因为此时典型半波电压为7V。还包括驱动器来实现对信号的放大,增益电路控制来实现对驱动器输出信号的判断形成一个反馈电路,然后通过驱动放大电路放大到合适的幅度也就是调制器的半波电压再加载到调制器上来实现对光信号的调制。自动增益控制电路可以让输入数据信号幅度不同,当通过驱动模块时,它的增益会使得加载到调制器上的信号幅度仍然为半坡电压的幅度,这样就会保证了调制器上的加载电压为半坡电压从而到达信号的无失真传输出去。 总之就是自动增益控制电路是利用的RF驱动自动增益模块的反馈来实现的对电压增益控制的,来实现对数字信号不同程度的放大。

4 系统测试结果

最后通过搭载通信系统进行实验测试,我们分别测试了取输入电压100mv,200mv,300mv.....1000mv等数据进行了测量,由于驱动放大器的一般增益为28dB,我们通过实现可以知道当信号幅度小于越300mv时,信号都不能到达半坡电压。

参考文献

[1]吴刚.DWDM网络中DPSK调制器的高频性测试研究[D].北京邮电大学,2013.

[2]赵志儒.电光调制器自动增益和自动偏置控制系统[D].北京邮电大学,2010.

[3]包小斌.高速电光相位调制器的高频性测试实验[D].电子科技大学,2013.

[4]W仁侠.电光调制器及其驱动研究[D].硕士论文.长春:长春理工大学,2008.

收稿日期:2016-09-07

激光通信技术论文范文第3篇

【关键词】 卫星通讯 发展方向 发展前景

一、卫星通讯的当前情况

1964年,国际通讯卫星组织INTEL-SAT在美国总部成立,同年发射了地球上有史以来第一颗商用卫星,经过大半个世纪的不断发展的壮大,相比较二十世纪五十年代的卫星通讯,如今的卫星通讯取得了许多突破性进展。卫星通讯被大范围的应用于农业、商业和军事等各个与我们息息相关的方面。在日常生活中,卫星通讯占据了很高的地位,例如精彩绝伦语音广播和电视广播都是靠卫星通讯提供技术支持,为偏远地区提供了必不可少的通信,也为发生了严重自然灾害的地方提供了紧急通信,并为各种重大事件提供了及时的实况直播。

总之,为人们日常的生活提供了巨大便利。在军事领域,卫星通讯也发挥着巨大能力。新世纪的到来,科学技术得到了前所未有的发展,生产力也随之增长,这也为卫星通讯技术的发展提供了强有力的理论支撑和科技帮助。

二、卫星通讯新技术

2.1星上信号处理

早期,采用透明转发器实现中级传输是GEO卫星通讯的常用手段,用户可以根据自身需要,租用不同频率的转发器,有较强的灵活性是这种信道资源的一项优势。

2.2星上交换

支持星上交换是OBP最重要的一个作用。其中,再生式的OBP由于其能获得各路信号所传输的数据流,能支持任何方式的交换,比如程控电路交换、ATM交换和IP交换等等。特别是,IP交换的技术若能在星上实现,那么地面因特网和卫星网之间的链接就会变得非常简单和方便。

2.3空间激光通信技术

空间激光通信技术是一项用激光束作为载体在自由空间进行通信的技术,既可作为卫星与地面之间的通信链路,也可以作为卫星与卫星之间的告诉传输链路。但由于前者在存在较浓的云雾或降雨的情况下,无法完成正常的通信,所以空间激光通信技术作为卫星与地面的通信链路时,信息传输的速率不太高。此技术将携带信息的电信号调制到光束上发送,通过初定位和调整,再经过光束的捕获、瞄准和跟踪,在通信的两端建立起光链路,从而进行信息传递。

三、卫星通信技术发展前景

骨干网由计算机局域网、有线电视网以及有线电信网三部分融合组成,除此之外,地面移动通信蜂窝网通过其自身的无线核心网与骨干网进行互联,卫星通讯网也通过无线核心网与骨干网建立了链接。近几年,IP化是大势所趋,正是由于卫星通讯不断IP化,各种各样的不同性质与不同业务的卫星通讯终端都变成了类似的因特网接入设备,由此可见一斑。需要指出的是,@里所说的IP化不代表卫星通讯网内部的传输和交换全部实现IP化,而是将其特别的传输和交换方式保留,这样对于发挥卫星通讯的特点而获得更高的卫星资源利用率和达到更高水平的业务质量都更有利。随着Ka频段的LEO卫星群蜂窝网的不断发展,使得频率资源和通信容量大幅度增长,同时,也在一定程度上降低了用户终端的成本,卫星通讯无线覆盖的优势也得以体现,基于此,卫星通讯技术在国际民用通信市场上占据了一席之位。但是,在我国情况有所不同,原因在于相比于国外大多数国家,我国的4G地面蜂网在我国民用通信市场上占有很大比例,使得卫星通信接入互联网的竞争力远不如4G。

根据我国目前的情况,卫星通讯技术可实现的可用频率的地域覆盖密度,相比4G的地域覆盖密度,要低好几个数量级。

数字通信和个人通信的飞快发展。在移动卫星通讯中,中低轨卫星通讯有很大的发展前景,能为未来“全球个人通讯”的实现助力,使得人们真正地进入个人通信时代。伴随卫星通信容量和速率的持续增加,以及先进的数字通讯技术的不断影响,数字卫星广播的数量的质量都得到了很大改善,卫星电视广播业务的空间有十分充足,人们的文化生活水平也得到了提高。

通信卫星的功能随着卫星高新技术的不断出现、推广和利用而扩大,所应用的领域也正在不断扩宽。在二十一世纪,卫星通讯将拥有更广阔的发展空间,并占据更加重要的地位。与光纤通信一起,发展成为一项供未来人类通信的最为重要的手段。

参 考 文 献

[1]叶会英 , 禹延光 . 压电振子复参数等效电路模型研究 [ J ] .电子元 件与材料 ,2004,23(3):10-12.

激光通信技术论文范文第4篇

论文摘要:现今的电子通信技术属于一种尖端的且应用性极强的技术,一个国家的科技发展水平和进度关键看电子通信技术水平的高低。电子通信产业是信息产业不可或缺的一部分,电子通信技术的进步和发展直接带动先进的生产力和科技实力。电子通信技术涉及的领域和范围较广,特别突出在移动电话和卫星通信两个方面,本文也将重点通过这两个方面来分析电子通信系统关键技术的问题。

随着电子通信技术的发展,它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们,它还在改变着社会和国家,使得国家不断发展,特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题,有待人们改善和加强。

一、电子通信系统概述

电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。

电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。

二、电子通信系统关键技术问题

近几年来,电子通信技术应用十分广泛,就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看,就存在很多关键性的技术问题,有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速,传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外,频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低,这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出,要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量,就应该突破传统蜂窝体制,应用新的移动通信技术。

1、移动通信系统关键技术问题

在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式,每个小区内都有很多个无线信号处理单元,这些单元距离都比载波波长要远得多,并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能,首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理,然后就要与核心处理单元连接,通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信,第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射,然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单,缺点则是会不断干扰系统,阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构,通过用大量的无线信号处理单元来实现,从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”,即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想,但同时它也更复杂。

分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势,第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大,第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应,还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率,还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大,反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区,还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。

子通信系统分为5层:应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确,接口应简单,从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次,它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能,驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试,监控其工作状态,控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输,传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL—STD一1553B规定,处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现,传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。

2、卫星通信系统关键技术问题

卫星通信在电子通信技术中最为先进,它也有很大的优势,包括通信距离远并且容量大,通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业,人们对信息的需求也越来越复杂多样,电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。

目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题,它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题,一个就是数据压缩技术,它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率;第二个就是智能卫星天线系统;第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究;第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术;第五个就是多址连接技术的改进和发展;第六个就是卫星激光通信技术。

未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现,激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥,因为在那里经常会应用到激光通信技术,它在外层空间进行,所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下,天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。

总而言之,电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术,移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上,而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱,所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的,掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。

参考文献

[1]刘旭东,卫星通信技术[M]. 北京:国防工业出版社,2000

杨运年,VSAT卫星通信网[M].北京:人民邮电出版社,1997

蔡坚,刘娟;基于标准总线的飞行数据采集器的设计[J];航空计算技术;2002

激光通信技术论文范文第5篇

[论文摘要]当今通信领域,光通信已经成为广泛使用而又具有巨大 发展 空间的一类通信 科学 ,就光通信发展历程分为光纤、光源、光纤通信系统三方面进行回顾与介绍,并对光通信的发展趋势作简要的展望。

光通信是从电通信发展而来的,是成熟的电通信技术与先进的光子技术的结合,在光通信出现之前,人们的通信主要是电通信,与电通信相比较,光通信有容许频带很宽,传输容量很大;损耗很小,中继距离很长且误码率很小;重量轻、体积小;抗电磁干扰性能好;泄漏小,保密性能好;节约金属材料,有利于资源合理使用等很多优点,可以说比电通信有着更加广阔的发展空间。回顾光通信的发展 历史 ,并以光纤的出现将其分为探索阶段和发展阶段,最后对光通信的发展作简要的展望。

一、探索阶段

(一)光通信史的第一步

1880年,贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”,它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源,大气为传输媒质,用硒晶体作为光接收器件,成功地进行了光电话的实验,通话距离最远达到了213米。1881年,贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文,报道了他的光电话装置。

(二)激光器的出现

激光器出现之前,光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源,这种光源谱线很宽,无法进行通信。1960年,美国科学家梅曼(meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比,激光谱线很窄,方向性及相干性极好,是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性,通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源,它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展,光纤系统也渐渐发展起来。1976 年,美国在亚特兰大(atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980 年,美国标准化ft - 3光纤通信系统投入商业应用。1976 年和 1978 年,日本先后进行了速率为34 mb/s的突变型多模光纤通信系统, 以及速率为100 mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后,由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 tat-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋 tpc-3/haw-4 海底光缆通信系统于1989年建成。从此,海底光缆通信系统的建设得到了全面展开,促进了全球通信网的发展。

近几年,随着 网络 中数据业务分量的持续加重,sdh多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代sdh系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(gfp)、链路容量调节方案(lcas)和自动交换光网络(ason)标准。 gfp是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术,简单灵活,开销低,效率高,有利于多厂家设备互联互通,能够对用户数据实施统计复用。lcas则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法,以自动适应有效业务带宽,信令传输由普通的sdh网元和网管系统完成。ason可以动态地实施连接建立和管理,使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力,迫使mstp在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合mpls,使mstp和mpls能互相依托共同向网络边缘扩展,从而可以充分利用mpls灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网,它是一类光纤上运行的新型以太网技术,源于局域网。从结构上看,以太网是一种端到端的解决方案,在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置,省去了网络边界处的格式变换。其次,以太网的扩展性很好,在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽,从10mbit/s,100mbit/s,1gbit/s直至10gbit/s。从管理上看,由于同样的系统可以应用在网络各个层面上,因此网络管理可以大大简化,新业务可以拓展得更快。

总的来看,光纤通信的 发展 可以粗略地分为三个阶段:第一阶段(1966~1976年),这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年),这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年),这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于sdh的ason技术已经基本成熟,其 网络 节点设备最大交叉容量可达1.28tbit/s,典型倒换时间远小于50ms,在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例,但是尚缺乏大规模网络的应用经验,特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看,目前的ason系统还可以支持多种业务,可以认为是ason与mstp的完美结合。有些ason还具有40gbit/s接口能力,使其传输容量大大提高,可适应网络的长期发展需求。 其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

(一)光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展 历史 ,主要是以传输为主线的。但是随着 计算 机技术与通信技术结合越来越紧密,以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要,在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能,即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中,ason就是典型的例子。

(二)电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变,是电信网的发展方向。因此,作为电信网主要传输方式的光传输网,其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号,自1973年以太网发明以来的30多年里,以太网本身也经历了一次次改进和变异,有了很大的发展。随着以太网被广泛使用,特别在电信网中使用,它必须适应电信网的要求而发生变化,于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织,都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面,原来为传送电路型信号而建设的光传输网络,也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说,之所以以太网发展为电信级,主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性,提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的,主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考 文献 :

[1]吴重庆,光通信导论.清华大学出版社.2008.

[2]杨恩泽,于晋龙,光通信前瞻与回顾,物理通报.2006.

激光通信技术论文范文第6篇

论文摘要:通信技术的发展引领着社会生活的进步。本文主要探讨了高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。

从20世纪90年代初以来,全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变,推动了通信技术的发展。然而,在当今经济技术知识爆炸的时代,随着行业及社会对信息需求的不断增长和应用的不断深化,只有实现通信系统在技术科技方面不断更新,加快通信系统向网络化、服务化、体系化与融合化方向的演进,才能突显通信系统在社会生活领域支撑引领的作用和地位,创造更好的发展空间。本文笔者结合工作实践,主要探讨了现代高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。

1、分数阶Fourier变换技术在有线通信系统中的应用

有线通信是利用电线或者光缆作为通讯传导的通信形式,它通过对现有各类网络进行技术改造,与下一代新建网络互通和融合,成为现代通信系统的重要支柱。然而,在有线通信信道中存在各种噪声,如果不对其进行处理则会使误码率增加。因此,要消除不理想信道和噪声对信号的影响,必须应用新技术。分数阶Fourier变换(FRFT)的通信技术原理是以线性调频信号(chirp)作为调制信号,利用线性调频信号在分数阶里变换域的能量聚焦特性,通过接收机进行路径分集接收抑制有线通信信道多途效应所产生的码间干扰,从而提高系统的抗噪声干扰和频率选择性衰减的能力。具体应用程序如下:

1.1信号检测与参数估计

分数阶Fourier变换作为一种新型的线性时频工具,其实质是信号在时间轴上逆时针旋转任意角度到U轴上的表示(U轴被称为分数阶Fourier(FRF)域),而该核是U域上的一组正交的chirp基,这就是分数阶Fourier变换的chirp基分解特性。所以,在适当的分数阶Fourier域中,一个chirp信号将表现一个冲击函数,即分数阶Fourier变换过程中,某个分数阶Fourier域对应的chirp信号具有很好的能量聚焦性,而这种能量聚焦性对chirp信号的监测和估计具有很好的作用。因此,在信号检测与参数估计中,我们的基本思路是以旋转角口为变量进行扫描,求出观测信号所有阶次的分数阶Fourier变换,于是形成信号能量在由分数阶域U和分数阶次P组成的二维参数平面上的分布。然后,我们按域值在在此平面上进行二维搜索,找出最大峰值位置。并根据最大峰值坐标可以检测出chirp信号,并估计出峰值所对应的分数阶次P和分数阶域坐标,估计出信号的参数。

1.2分集接收

分集接收是利用信号和信道的性质,将接收到的多径信号分离成互不相关的多路信号,然后将多径衰落信道分散的能量更有效的接收起来,处理之后进行判决,从而达到抗衰落的目的。本文采用分集合并技术,即取出那些幅度明显大于噪声背景的多径分量,对它们进行延时相加,使之在某一时刻对齐并按一定的准则合并,提高多径分集的效果。在通信系统中,RAKE接收机由N个并行相关器和个合并器组成,每个相关器与发射信号的一个多径分量匹配。在N个相关器前增加时移单元,就可在时间上将所有分量对齐,从而采用相同的本地参考信号。然后,相关器组的输出送给合并器,将合并器输出的判决变量送到检测器进行判决。最后,根据接收机使用的不同合并方法,在选择性合并方式下,在多支路接收信号中,选取信噪比最高的的支路信号作为输出信号。

1.3峰值输出

信噪比系数呈现出一个典型的振荡特性,且振荡频率与振荡幅度与时频面的旋转角度和输入信号相关。因此在采用分数阶Fourier变换技术的实际使用中,在进行近似计算处理时需要特别注意,必须对近似处理带来的误差进行评估。

2、ATP系统在光通信系统中的应用

随着科技发展的日新月异,自由激光空间光通信已经成为现代通信技术发展的新热点。但从技术实现方面来讲,由于激光通信具有信号光束窄、发散角小这样的特点,从而导致APT(Acquisition Pointing Tracking)捕获、跟踪、瞄准相距较远的运动体上的较窄信号光束相当困难。ATP系统是由粗跟踪和精跟踪单元构成的复合跟踪系统,其主要功能是在粗跟踪单元实现初始的捕获和跟踪,并将信标光引入精跟踪的视场范围内,然后精跟踪单元实现更高带宽的跟瞄,再将信标光稳定在可通信的视场之内,为最终空间站光通信系统工程实现奠定了一定的技术基础。

2.1粗跟踪单元

粗瞄准单元由一个安装在精密光机组件上的收发天线,万向支架驱动电机以及粗跟踪探测器(CCD)组成,主要作用是捕获目标和完成对目标的粗跟踪。在捕获阶段,粗瞄准机构接收由上位机根据已知的卫星运动轨迹或星历表给出的命令信号,将望远镜定位到对方通信终端的方向上。为确保入射的信标光在精跟瞄控制系统的动态范围内,必须根据粗跟踪探测器给出的目标脱靶量来控制万向支架上的望远镜,使它的跟踪精度必须保证系统的光轴处于精跟踪探测器视场内,从而把信标光引入精跟踪探测器的视场内。

2.2精跟踪单元

精跟踪单元的跟踪精度将决定整个系统的跟踪精度,它要求带宽非常高,带宽越高,对干扰的抑制能力就越强,从而可加快系统的反应速度,加强跟踪精度。因此,设计一个高带宽高精度的精跟踪环是整个ATP系统的关键所在。在这一单元我们可采用高帧频、高灵敏度、具有跳跃式读出模式的面阵电荷耦合器件(CCD)传感器。它基于深埋沟道移位寄存器技术,可以获得非常高的读出速率、非常低的噪声和非常高的动态范围。通过由捕获探测器(CCD)和定位探测器(OPI N)组成探测接收单元转换,CCD完成捕获与粗跟踪,并将接收光引导至OPI N上,在OPI N中进行误差信号的检测,从而提高信标光捕捉精度。

2.3控制单元

将捕捉的信号经放大、整形和A/D变换处理后,在计算机中按一定的数据分配流程将信号输入。然后通过计算机给出的速度控制信号和加速度控制信号,又经数据分配接口送入D/A转换与处理网络,使伺服电机按要求转动并带动天线转动机构分别在水平和俯仰两个方位转动,以调整天线的位置,达到自动捕获、跟踪、瞄准的目的。

3、结语

通信技术的发展促进了社会生活的进步,在未来通信技术的研究上,应不断探索、创新,追求高新技术在通信系统中的应用。

参考文献

[1] 陈韵,王逸林,蔡平,殷敬伟,梅继丹.基于分数阶Fourier变换的远程水声通信技术研究[J].兵工学报,2011,(09).

激光通信技术论文范文第7篇

(一)光通信史的第一步

1880年,贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”,它证明了利用光波作载波传递信息的可能性。他利用太阳光作光源,大气为传输媒质,用硒晶体作为光接收器件,成功地进行了光电话的实验,通话距离最远达到了213米。1881年,贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文,报道了他的光电话装置。

(二)激光器的出现

激光器出现之前,光学中普遍使用普通的相干性较差的普通光源,这种光源谱线很宽,无法进行通信。1960年,美国科学家梅曼(Meiman)发明了第一个红宝石激光器。与普通光相比,激光谱线很窄,方向性及相干性极好,是一种理想的相干光源和光载波。由激光发展起来的激光通信有高度的相干性和空间定向性,通信容量大、体积较小并且有较高的保密性。所以激光是光通信的理想光源,它的出现是光通信发展的重要一步。

二、发展阶段

由于光纤的发展,光纤系统也渐渐发展起来。1976年,美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1980年,美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1976年和1978年,日本先后进行了速率为34Mb/s的突变型多模光纤通信系统,以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后,由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。从此,海底光缆通信系统的建设得到了全面展开,促进了全球通信网的发展。

近几年,随着网络中数据业务分量的持续加重,SDH多业务平台正逐渐从简单地支持数据业务的固定封装和透传的方式向更加灵活有效支持数据业务的下一代SDH系统演进和发展。最新的发展是支持集成通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)和自动交换光网络(ASON)标准。GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的通用标准信号适配映射技术,简单灵活,开销低,效率高,有利于多厂家设备互联互通,能够对用户数据实施统计复用。LCAS则定义了一种可以平滑地改变传送网中虚级联信号带宽的方法,以自动适应有效业务带宽,信令传输由普通的SDH网元和网管系统完成。ASON可以动态地实施连接建立和管理,使网络具有自动选路和指配功能。由于在城域网领域正面临光以太网的竞争压力,迫使MSTP在降低设备成本和提高业务提供灵活性上继续改进。重要的趋势之一是结合MPLS,使MSTP和MPLS能互相依托共同向网络边缘扩展,从而可以充分利用MPLS灵活跨域支持数据联网的一系列优点。

另外还有光以太网,它是一类光纤上运行的新型以太网技术,源于局域网。从结构上看,以太网是一种端到端的解决方案,在网络各个部分统一处理二层交换、流量工程和业务配置,省去了网络边界处的格式变换。其次,以太网的扩展性很好,在网络边缘通过改变流量策略参数即可迅速按需以1Mbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽,从10Mbit/s,100Mbit/s,1Gbit/s直至10Gbit/s。从管理上看,由于同样的系统可以应用在网络各个层面上,因此网络管理可以大大简化,新业务可以拓展得更快。

总的来看,光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段:第一阶段(1966~1976年),这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(1976~1986年),这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(1986~1996年),这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期

三、光通信的展望

目前基于SDH的ASON技术已经基本成熟,其网络节点设备最大交叉容量可达1.28Tbit/s,典型倒换时间远小于50ms,在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例,但是尚缺乏大规模网络的应用经验,特别是各种连接功能的应用缺乏实例。从技术层面上看,目前的ASON系统还可以支持多种业务,可以认为是ASON与MSTP的完美结合。有些ASON还具有40Gbit/s接口能力,使其传输容量大大提高,可适应网络的长期发展需求。其中光网络的智能化和电信机的以太网传输是光通信较为重要的发展方向。

(一)光网络智能化是重要发展方向

光通信技术近40年的发展历史,主要是以传输为主线的。但是随着计算机技术与通信技术结合越来越紧密,以及光网络组网、调度、控制、生存性等各方面的需要,在光网络中加入自动发现能力、连接控制技术和更完善的保护恢复功能,即光网络的智能化是今后发展的重要目标。其中,ASON就是典型的例子。

(二)电信级以太网的光传输将成为热点

由电路型交换向分组型交换演变,是电信网的发展方向。因此,作为电信网主要传输方式的光传输网,其承载信号也要从以传输电路型信号向传输分组型信号过渡。以太网是最常用的分组信号,自1973年以太网发明以来的30多年里,以太网本身也经历了一次次改进和变异,有了很大的发展。随着以太网被广泛使用,特别在电信网中使用,它必须适应电信网的要求而发生变化,于是电信级以太网应运而生。因此国际上众多的标准化组织,都在制订有关电信级以太网的标准。另一方面,原来为传送电路型信号而建设的光传输网络,也要适应传输以太网的要求而采用相应的技术。总的来说,之所以以太网发展为电信级,主要是要吸取原电信网面向连接的一些特性,提高网络的可靠性、可管理性、可维护性、可运营性和安全性等等。而现有的光传输网络在这些方面都是有保证的,主要是需要适应分组型的以太网信号的传输。

参考文献:

[1]吴重庆,光通信导论.清华大学出版社.2008.

[2]杨恩泽,于晋龙,光通信前瞻与回顾,物理通报.2006.

[3]吴翼平,现代光纤通信技术,国防工业出版社.2004.

[论文关键词]光纤光源光纤通信系统

激光通信技术论文范文第8篇

引言

教学与科研是高校教师的两大核心任务。早在1809年,德国教育家、思想家洪堡在指导建立柏林大学的过程中,就首先提出“通过研究进行教学”的思想和“教学与研究统一”的原则,明确指出大学中教学和研究之间是辩证统一、相辅相成、互相促进的关系,即教学是科研的基础,科研是教学的发展与提高。但到底如何才能把科研成果转化为教学内容,更好地为高校教学服务,从而促进学员创新能力的提升是一个尚需探讨的问题。本文就科研辅助更新教学内容,促进学员创新能力提升的一些具体方法与各位同行进行探讨。

一、科研对培养学员创新能力的意义和价值

美国教育界早在20世纪70年代就明确提出培养具有创新精神人才的教育目标。英国大学的核心办学思想也多为“探测、挖掘和开发学生的潜在能力,激励个人的创新精神”。德国高等教育也非常注重对学生发现问题、解决问题的能力和创造性、独立性的培养。2007年,我国教育部也明确指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。

创新人才培养的必要条件之一是师资水平的高低。“大学之大,非大厦之大,而是大师之大。”一所大学的教学质量很大程度上取决于教师的学术水平、创新能力、治学态度和师德风范。由于教师直接面对学生,是学生知识的直接传授者,更是学生行为的影响者,所以,师资队伍水平是教学质量的关键。古人云:“问渠那得清如许,唯有源头活水来”,而科研过程本身就是创新过程,是教学的“源头活水”。只有通过科研,教师才能形成新观点、新理论,不断提高自身学术水平;才能及时掌握学科发展最新动态,不断更新教学内容;才能对相关领域有更深理解,真正做到讲课高屋建瓴、深入浅出;才能养成创新思维习惯,从而在教学过程中对学生创新能力培养起到潜移默化的影响。正如德国教育家雅斯贝尔斯所言:“只有自己从事科研的人才有东西教别人,而一般教书匠只能传授僵硬的东西。”因此,教师高质量的科研,是高水平教学能力的保证,是培养学员创新能力的前提和基础。

二、以科研促进教学,推进创新人才培养的方法和实践

教师的责任不仅仅是传授知识,更应着眼于学生创新能力的培养。我院光学学科通过以下措施和方式,将科研与教学紧密结合,以科研促进教学,探索创新型人才培养的模式和方法。

(一)科研成果丰富教学内容

科研成果丰富教学内容主要包括两方面:一是科研内容转化为教学内容,二是科研成果转化为教材。科研内容转化为教学内容是指将科研所产生的新成果、新技术、新知识补充到教学内容中,促进教学内容的更新和改革,保证教学内容与时俱进。科研成果转化为教材是指将科研成果及学科前沿知识进行梳理与优化,不断融入教学内容,并通过教案加以固化成果。这样,既可以丰富教学内容,使其更加新颖,案例更加具体,又可以开拓学员视野,培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

由于科技的飞速发展,《激光原理与技术》教材内容明显落后于时代科学技术的发展,其教学已不能再单纯地对教材知识和概念进行简单灌输,更需要就理论研究的前沿动态,把如何发现问题、研究问题、思考问题及解决问题的方式、方法教授给学生。例如,在讲授《激光调制技术》内容时,都是简单地提到激光通信作为该技术的案例进行讲解,但激光通信的具体用途等鲜有提及,学生学起来既枯燥,又晦涩难懂。我们在讲授这部分内容时,首先以一种新式间谍仪器――激光窃听器来引题,引发学员的学习兴趣;进而以激光窃听器的工作原理为案例,讲解本节内容――激光调制原理,使学员带着强烈的求知欲望学习激光调制的理论知识;紧接着,又进一步提出新的疑问“如何避免窃听?”,此时,结合鲜活的案例――美国联邦调查局的反间谍官员在所有政要人物和机构的玻璃窗上,安装上一种特制的小型颤动器,破坏窃听。在此基础上,教员进一步结合科研内容,为学员讲解激光通信的另一主要用途――卫星通信最后1公里的关键技术,拓展学员的知识结构;并将科研内容“激光图像加密技术在激光通信中的应用”介绍给学员,让其了解激光通信过程中的防窃听(保密)技术。通过上述方式,将学科最前沿的科研动态、研究方法、科研成果引进课堂,使教学内容与科研成果充分接轨,从而开拓学员的视野,培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

(二)科研项目指导毕业设计

学生直接参与科研,可把学生所学的理论转化成解决实际问题的能力,更重要的是,教师能通过自身言传身教的方式影响学生,逐步培养学生具备基本的科研素质和创新精神,因此,教师不仅要自己从事科研,更要带动学生参与科研。我们充分利用科研积累多、经费充足的优势,将教师承担的科研项目内容作为毕业设计内容,使学生通过实实在在的项目、研究内容、研究方法加深对基础理论概念的理解及实际应用。

目前我专业学员的研究生毕业论文题目90%来自导师的科研项目,10%来自创新性更强的预先研究类项目;本科学员的毕业论文题目则100%来自科研项目,并与研究生一起由导师指导,研究生协助指导。这样,促使学生在科学研究的过程中培养其创新思维,提高其综合素质。例如,“高精度激光光源控制技术研究”、“大气湍流对激光通信技术的影响”、“微纳材料在全光开关上的应用研究”、“光子晶体在多波段兼容伪装技术中的应用”等题目均来自教员的科研项目。由于教员在相关领域科研积累较多、各类资源软件丰富,学员做起论文起步快,教员指导也得心应手。另外,我们还根据学员的特点,在毕业设计题目中适当涵盖一些教学研究类课题。例如,有的学员对于三维模型制作感兴趣,我们就将教学类项目――《激光原理与技术》虚拟实验室建设作为某次毕业设计题目。学员的创造能力出乎想象:由于学员自身兴趣所在,所以,学员非常有动力,他不仅自学并熟练掌握了Solidworks三维模型制软件、NGRAIN Producer三维制作平台、会声会影视频制作软件等相关软件,而且还进一步自行利用Dreamweaver网页制作软件设计了整个课程的各级网页,最终圆满完成了“He-Ne激光器模式测试”和“调Q激光器输出特性”虚拟实验的制作,见图1。该实验已在2104年和2015年《激光原理与技术》课程中加以试用,学员普遍反映效果很好。

(三)科研平台拓展创新实验

2007年,教育部指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中,实验教学是达到这一目的的重要手段,是培养学员创造性实践能力的重要环节,这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐。为了适应激光技术的快速发展,实验教学必须不断推陈出新,尽快将新技术、新方法转化为实验内容,从而不断充实和更新实验内容,完善综合与设计性实验体系,突出实验教学对学生创新性能力的培养。

我院《激光原理与技术》课程实验涵盖在《现代光学实验》课程中。随着军队院校教学改革任务的推进,本教学团队以教学模式改革为契机,以教师的科研成果和科研条件为基础,大力推进《现代光学实验》课程改革,将教师的部分成熟科研实验的使用范围从研究生扩展到本科学员。例如,我们将科研课题“图像加密”实验为本科学员开放,并与原本“激光通信”实验相结合,使学员通过亲自动手参与前后两个实验过程,形成完整的科学研究思路,使学生在理论课程学习的基础上,充分发展动手能力和创新思维模式。由于“图像加密”实验条件属于自组性实验,完全可以胜任其他相关创新实验的开发,所以,我们利用该条件,又进一步为学员提出了探究性课题――“激光窃听器的设计”实验。学员可以根据自己的兴趣,自行调研、设计和组装实验。在完成上述实验和课题的过程中,学员分析问题,解决问题的能力,以及研究创新能力都会得到充分的锻炼和提高,同时,还能逐步养成实际科研能力和科学的思维方式。

(四)科研思想改革教学方法

科研方法转化为教学方法是指科研方法在课堂教学中的运用,使教学效果高、好、强、灵。《激光原理与技术》课程知识点繁多,大多数内容过于抽象,相关实验开设与本课程间隔时间较长。为了提高《激光原理与技术》课程的教学效果,大力推进学员创新思维的培养,我们以科研方法促进教学手段改革,使教学手段灵活多样,抽象理论形象生动;以科学思维促进教学方法改革,在课堂上广泛开展任务驱动式、研讨式、启发式、互动式等形式多样、内容丰富的教学方法。

例如,在讲解“调Q技术理论”这一章节时,我们以科研中经常用到的Matlab软件为工具,对调Q激光器的峰值功率、巨脉冲能量、脉冲时间特性进行编程,并用GUI仿真平台的方式直接进行展现。这样,学员既可以借助软件输出结果,理解抽象问题,又可以通过对程序编写过程的理解,了解调Q激光器的整个设计过程,从而在潜移默化中养成创新思维习惯。再比如,我们在讲解“高斯光束的聚焦”这一章节时,我们不再按照教材常规顺序教学,而是借助科研的思维模式,采取“任务驱动法”进行教学:我们首先给学员演示激光打标机,让学员意识到了解该技术在日常生活中的普遍性;然后,指出该设备能够精细打标的关键技术之一就是聚焦技术;接着,把任务――设计激光打标机输出光路交给学员,由他们自行查阅资料,自学相关知识,并初步给出光路设计;最后,教员对学员的设计进行验收评价,指出存在的问题,并对学员自学的相关知识进行补充和修正。通过这种方式,不仅提高了学员的学习兴趣,而且学员作为设计者进行学习,可以初步体会科研的整个过程,科研兴趣和创新意识也得到锻炼和提高。

三、小结

本文以《激光原理与技术》课程为例,探讨了以科研促进教学的一些方法和途径。通过科研成果丰富教学内容、科研项目指导毕业设计、科研平台拓展创新实验、科研思想改革教学方法等方式,不但拓展了课堂教学的内容,促进了教学实践方法的改革,更把科研的思维方式传授给学生,把科研中的新成果、新技术、新理论直接运用到教学中,从而极大地激发了学生的学习兴趣,提高了课堂教学质量,推进了学员创新能力的培养。

参考文献:

[1]尚丽平.浅谈教学与科研的关系[J].西南科技大学,高教研究,2007,(1).

[2]教育部,财政部.1号文件[Z].2007.

[3]教育部.教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].2007.

[4]曲晓波.以科研促进教学提高人才培养质量[J].长春中医药大学学报,2007,23(2):89.

[5]陈建成.发达国家研究型大学创新人才培养模式的特征与启示[J].科技与管理,2009,(1):131.

[6]唐红艳.以科研促进教学,探索如何提升工科大学生的创新素质[J].中国校外教育,2013,24(8):98,103.

[7]方月善.探析高校科研促进教学的有效途径[J].中国校外教育,2014,(S1):21.

激光通信技术论文范文第9篇

【关键词】可见光通信;传空脉双头冲间隔调制;脉冲间隔调制;系统设计

目前,室内可见光通信是光无线通信的研究焦点,它以大功率白光LED为光源,发送肉眼不可见的闪烁信号来保证正常通信。通信应用的调制解调方式也就成为了通信的关键技术。目前,光无线通信一般应用的调制方式有:脉冲位置调制、开关键控调制、数字脉冲间隔调制。其中数字脉冲间隔调制与脉冲位置调制相比较,它显著缩小了符号长度,而且增强了传输容量和频带利用率,并且无需同步,信号带宽的利用率也比较高。

1.SDH-PIM的原理

传空双头脉冲间隔调制(SDH-PIM)的原理就是把1个m位二进制数据流映射为2(m-1)+2个时隙的信号,调制手段是由2种不同的引导,其后跟着间隔信息,而且间隔信号为传空信号,由此被称作传空双头脉冲间隔调制。头信号由传空和高电平信号组合而成,宽度是2Ts,它的类型决定了位置信息。假设k为m 是由二进制数据表示的十进制数,如果k小于2(m-1),头信号被定义成H1,头信号的传空号宽度是Ts/2,高电平的宽度则为3Ts/2,头信号和传输信息位之间的间隔为kTs;如果k大于或等于2(m-1),头信号是H2,头信号的传空号宽度是3Ts/2,高电平宽度则为Ts/2,头信号和传输信息位之间的间隔为(2m-1-k)。不管是以哪种头信号为引导,传输间隔的空号终结后会传输给高电平,符号的长度固定是2(m-1)+2。正是依靠头信号的这种特点,因此能够编程找到1个完整的SDH-PIM 符号而且不需要提取位同步和符号同步信号。头信号除此外还隐藏了位置信息,这个对接收装置的要求相比而言会较高。室内可见光通信应用LED作光源而且兼顾了照明的功能,SDH-PIM舍去了激光通信应用的冗余保护时隙,因此,这有利于增强信息的传输速率。

2.系统的总体设计

通信系统的调制解调的硬件实现形式有多种多样,既可以采用单片机来实现,也可以采用DSP来实现。

本系统硬件主要依靠SDH-PIM 调制发送模块与SDH-PIM接收解调模块组成,如图2所示。SDH-PIM调制发送模块由发送滤波器模块、LED驱动模块和编码器模块三部分组成。SDH-PIM 接收模块由自动增益系统、前置放大器、译码器和判决器四部分组成。

首先,编码器、译码器为系统的核心装置,是采用Altera公司的EP2C5T144C器件来完成的。

其次,因为接收信号和LED的距离的平方为反比,接收机获得的信号强弱变化比较大,当接收机的增益不发生变化,那么信号太强时会使接收机逐渐饱和,信号太弱时则会丢失脉冲,还有抽样判决时,随着接收脉冲的强弱变化大而导致误判。

因此,系统设定了自动增益的控制装置来增强系统可靠性。另外,论文只考虑直射信道这种通信手段。

3.系统的软件设计

3.1 调制编码

系统软件依靠VHDL语言编程来实现,SDH-PIM调制编码的流程如图3所示。编码器把晶体振荡器分频得到了周期T=Ts/2的时钟,编程应用Mealy型的有限状态机,时钟的作用为生产20个状态,前4个状态用处在于发送头信号,后面16个状态则用于传播空号和脉冲间隔数,还有空信号结束后的高电平数。先把二进制数据流编译为十进制数k,并和2(m-1)进行比较,适合k

3.2 解调译码

解调时必须考虑以下4个问题:

1)时钟问题。因为SDH-PIM符号使用的时钟周期为Ts/2,是为了能够方便判别头信号和脉冲间隔,解调译码时使用统一的时钟,而且时钟周期是调制器时钟的1/10甚至更短。

2)解调译码时使用计数器对头信号的传空部分进行计数,并依据计数值去判别头信号是H1或者是H2。

3)依靠对脉冲间隔计数值来确认所传输的二进制符号。当头信号为H1时,头信号和传空信号的计数值可以确认为二进制值。如果头信号是H2,那么可以间接求出二进制值。

4)因为计数脉冲的频率为发送信号时钟频率的10倍,所以在计数过程中会有计数误差,因此在依据计数值进行判别信号时,应当考虑1个范围来确认信号的类型。例如,当解调译码时,头信号H1、H2的空信号的宽度分别是20us、40us,传空信息信号的宽度是60us,如果使用的时钟周期是1us,计数值介于(19,21),(39,41),(59,61)范围时能够作相应的判决,解调的关键依赖于找出头信号,当编码时,头信号的空信号宽度与位置信号相比要窄。先使接收的信号取反,再通过计数器对脉冲进行计数,依靠计数值去判别头信号或者位置信号。当发现头信号时,就会产生计数,使信号对脉冲间隔进行计数,减去掉头信号中的高电平的宽度计数值,就能够确定二进制值,以此达到解调译码的目的。

4.小结

本文提出的基于现场可编程阵列FPGA 室内可见光调制以及解调系统,它使用SDH-PIM 对基带信号实行调制、解调,这种调制方式的最大特点就是解调时不需要位同步信号和符号同步信号,这种特点将系统解调译码更加便捷,也能增强调制速率。实验结果证明该调制解调系统实现了预期要求,对该调制解调方法的研究也有一定的参考价值。

参考文献

[1]李静,王永亮,段海龙,等.LED可见光的虚拟仪器通信系统[J].电子测量与仪器学报,2011,25(10):901-904.

[2]张建昆,杨宇,陈弘达.室内可见光通信调制方法分析[J].中国激光,2011,38(4):137-140.

[3]谭家杰,杨克成,夏珉.大功率LED脉冲位置调制解调设计[J].光学与光电技术,2011,9(5):75-78.

[4]杨利红,柯熙政.基于大气光通信偏振PPM 的误码率研究[J].仪器仪表学报,2010,31(7):1664-1668.

[5]王红星,朱银兵,张,等.无线光DH_PIM 与DPIM调制方式的性能研究[J].激光技术,2007,31(1):92-97.

[6]程刚,王红星,孙晓明,等.无线光通信双脉冲间隔调制方法[J].中国激光,2010,37(7):1750-1755.

激光通信技术论文范文第10篇

对,都出现了镜子。从本质上说,都和光学有关。

大到探月的嫦娥卫星,小到日常生活中的单反相机、CD光盘,无论是国家进步,还是你我的生活质量,都与光学工程息息相关。由于光学工程的应用实践要求十分严格,相关本科专业的毕业生往往无力承担与光学工程科学技术研究直接相关的工作。因此,每年有大量相关专业的本科毕业生选择考研。

由于光学工程是一门高层次、高门槛的学科,相较于机械工程、计算机科学与技术等专业,开设此专业的院校并不多。总体看来,光学工程专业的考研竞争比较激烈,尤其是在一些光学工程名校之中,2012年浙江大学光学工程的报录比就曾高达17∶1。

目前,我国具有光学工程博士一级授予资格的高校共38所。具有光学工程国家重点学科的高校共有清华大学、北京理工大学、南开大学、天津大学、长春理工大学、南京理工大学、浙江大学、华中科技大学、国防科学技术大学等9所,具有国家重点(培育)学科的高校有上海理工大学、电子科技大学两所,具有博士培养资格的中国科学院相关研究院所主要有长春光机所、西安光机所、上海光机所、上海技术物理所、安徽光机所、成都光电所等6所。

我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢?

第一,重视院校综合实力,避免依赖单一数据。

各种评估结果中的得分、排名等数据往往只能反映院校的宏观指标,且不同机构均有不一样的标准,很难客观真实地反映院校的全部情况。各院校的研究方向独具特色,互有长短,具体到每个研究方向,实力强弱更不相同,比如,光学设计这一领域,普遍认为实力强弱依次为清华大学、北京理工大学、浙江大学、天津大学等。同样的道理,单纯地看重院校的院士、长江学者数量、实验室规模、研究经费等指标也是不科学的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育质量的好坏,院校的导师构成、地理区位与就业环境、同学本科来源的层次与学术氛围等软实力也不是量化指标可以衡量的,然而这些因素对研究生阶段的学术成就以及未来的职业发展,往往比宏观数据具备更大的影响,万万不可忽视。

第二,光学工程不是什么院校都能“玩得转”。

在考生中广泛存在“211高校未必比985高校差”的思想,从而选择考研难度相对较小的“211工程”院校深造。不可否认,一些“211工程”院校在其传统优势学科上的确不比“985院校”差,甚至更有优势。但是,光学工程是一门“高富帅”的学科,只有高层次的院校才能承载光学工程这门学科,而优秀的光学工程人才往往也出自优秀的院校。主要原因体现在两个方面:第一,光学工程精密程度非常高,对实验仪器设备和资金的依赖性比较强,缺少国家重视和资金上的倾斜,院校很难承担昂贵的实验仪器设备,从而限制研究生的发展;第二,“985”院校导师的视野更加开阔,对研究生的基本要求更加严格、培养目标更高,甚至某些院校的本科生在导师的指导和严格要求下也能在诸如Optical Letters等国际顶级光学期刊上。此外,高层次的院校学术氛围更加浓厚,出国深造、就业等方面也具备更大的优势。

在此背景下,有必要对光学工程相关院校及其考研情况进行深度解读。本文将以拥有国家重点学科的浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学,以及中国科学院的上海光机所为例进行具体分析。

浙江大学:为强者而生

学科地位:浙江大学光学工程学科设立于光电信息工程学系内,该系前身为浙江大学光学仪器专业,是中国光学工程学科的诞生地,具有雄厚的学科实力。在2007―2009年、2010―2012年教育部学科评估中均排名第一。

学科特色:有现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心、国防重点学科实验室等部级研究基地。目前设置有光学工程研究所、光电信息及检测技术研究所、光电子技术研究所、光电显示技术研究所、先进纳米光子学研究所和光及电磁波研究中心、光学惯性技术工程研究中心等机构。

研究领域:浙江大学光学工程主要研究领域十分宽广,包括微纳光学与介观光学与器件、光学光电子薄膜、光电显示技术、高精度光纤传感、光电成像技术、微纳米精密检测技术、生物光子学、新型激光与光电子技术、光电子集成器件与系统,光通信技术与系统和新颖人工光电介质等。

师资力量:光及电磁波研究中心以长江计划特聘教授何赛灵为领军人物,大部分导师均为杰出“海归”或外籍教授,在光子学和电磁波的理论和实验研究领域开展了大量工作,获得了许多具有国际影响的学术成果。

地理区位:长江三角洲地区具有规模庞大的光电产业集群,具有国际化、起点高的特点,相较于珠三角地区以封装、为主的光电―半导体产业而言具有广阔的发展前景。

竞争情况:浙江大学就读光学工程的研究生中超过半数来自于浙江大学、天津大学、南开大学等名校的推免生。考研竞争极为激烈,从近年报录比便可见一斑。

考试特色:浙江大学光学工程考研参考书为郁道银、谈恒英著的《工程光学》。浙江大学光学工程的专业课考试较其他学校包括的内容更多,报考的同学需要复习几何像差、傅里叶光学等本科阶段较为薄弱的知识板块。此外,也会考查一定的激光原理知识。

华中科技大学:光谷传奇

学科地位:华中科技大学光学工程近年来发展迅速,实力雄厚。尤其是在筹的武汉光电国家实验室是我国目前仅有的几个国家实验室之一,学科地位非同一般。华中科技大学在2010―2012年教育部学科评估中与浙江大学并列第一。

学科特色:光学与电子信息学院设有武汉光电国家实验室、激光加工技术国家工程研究中心、下一代互联网接入系统国家工程实验室、国家集成电路人才培养基地、教育部电子信息功能材料重点实验室(B类)、教育部敏感陶瓷工程中心等研究机构。其中武汉光电国家实验室是由教育部、湖北省和武汉市共建,依托于华中科技大学,联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建,已投入4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台。

研究领域:华中科技大学主要研究方向为光电测控技术、光电信息存储、光通信技术、基础光子学、激光科学与工程、光电子器件与集成、纳米光电子学、生物医学光子学、能源光子学、太赫兹技术。

地理区位:华中科技大学地处著名的武汉光谷,当地产业集群形成的产学研体系研究水平很高,产业价值巨大,尤其在光通信、激光等领域具有较大优势,就业前景看好。

竞争情况:华中科技大学工学复试分数线2013年为330分、2012年为340分、2011年为330分。招生人数60人左右,随当年推免生比例有所波动。

考试特色:华中科技大学光学工程专业课考试偏向物理光学、电子学、激光原理相关知识。需要注意的是有两个单位可以接收光学工程的硕士生,分别是光电学院和武汉光电国家实验室。

天津大学:精益求精

学科地位:天津大学光学工程学科设立在天津大学精密仪器与光电子工程学院,是我国较早设立光学工程的高校之一。天津大学光学工程在2007―2009年教育部学科评估中名列第二,2010―2012年教育部学科评估中名列第三。此外,天津大学精密仪器与光电子工程学院也是教育部“教育教学改革特别试验区”的15个全国试点学院之一。

学科特色:所在学院设有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。

研究方向:超快激光理论与应用研究、光学信息处理及其应用、光学技术在计算机科学中的应用、数字图像处理技术、光学传感器技术、先进固体激光及非线性频率变化技术、光电子学与光通信技术、激光与光电子应用技术等。

师资力量:中国科学院院士1人,中国工程院院士1人,长江计划特聘教授4人。天津大学光学工程的师资队伍配置十分合理,老中青年教师比例合理。老年教授如姚建铨院士、王清月教授等可以保证该学科的顶级实力,中年学科骨干如刘铁根教授近年来在光纤传感领域硕果累累,超快激光实验室的胡明列教授是天津大学最年轻的教授,学术前景十分光明。

地理区位:既紧挨近年来得到长足发展的天津滨海新区,又毗邻首都北京,就业环境较为优越。

竞争情况:就读于天津大学的研究生中,本校生源占有较大比例。天津大学工学复试分数线2013年为330分,2012年为335分,2009―2011光学工程报录比如下:

考试特色:天津大学考研参考书目为郁道银、谈恒英著的《工程光学》和周炳著的《激光原理》,建议欲报考的同学参考天津大学蔡怀宇教授编写的《工程光学复习指导与习题解答》。

南开大学:虽小而精

学科地位:南开大学光学工程设立于南开大学现代光学研究所内,隶属于电子信息与光学工程学院。现代光学研究所由光学工程元老母国光院士创建,是全国高校中最早取得光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位。在2010―2012年教育部学科评估中,南开大学光学工程名列第五。

学科特色:设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。

师资力量:南开大学光学工程规模较小,共有教师28人,教授、研究员18人,副教授8人,其中有院士1人,特聘教授1人,博士生导师13人,但导师队伍水平相当优秀,哈佛大学、剑桥大学等欧美名校留学、访问研究的经历非常普遍,近年来在Nature、Science等国际最顶尖期刊发表多篇论文,令国内同行为之拜服。较为出色的是青年教师刘海涛教授,在Nature发表两篇论文,在Physical Review Letters发表两篇论文,主要研究方向为表面等离子体等微纳光学的相关理论。

培养模式:南开大学光学工程招生规模较小,几乎与导师人数平齐,每个研究生均能得到导师的大量指导,研究生教育接近于精英教育。需要注意的是,南开大学光学工程的专业型硕士培养计划与学术型硕士培养计划基本相同,这与其他学校的培养模式有所区别。

研究领域:相比其他高校,南开大学光学工程的研究方向的理论特色较为明显,其研究领域主要有:光学/数字图象处理科学与技术、光学处理与光计算技术、激光与非线性光学科学与技术、现代光通信技术、光波电子学、光子技术、眼视觉光学和共焦显微技术、飞秒激光技术、微纳光学。

地理区位:与天津大学相同。

竞争情况:南开大学近年来考研报录情况如下所示,可见相较于其他院校,南开大学光学工程的性价比较高。

考试特色:南开大学光学工程往年专业课参考书是赵凯华、钟锡华编著的《光学》,专业课考试风格自2013年起有所变化,并且2014年考研没有提供参考书目,需要考生注意。

中国科学院上海光机所:卧虎藏龙

学科地位:上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。

学科特色:上海光机所现设8个研究室,分别是:强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心(含:中科院空间激光通信及检验技术重点实验室、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室)、信息光学与光电技术实验室、高密度光存储技术实验室、高功率激光单元技术研究与发展中心。

值得一提的是,上海光机所建成了国内仅有国际上也为数不多的“神光”系列高功率大型激光装置,用于激光分离同位素的激光与光学系统、超短超强激光系统、激光原子冷却装置、空间全固态激光器研制平台。在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面,也进入了国际先进水平,是我国现代光学和激光与光电子领域取得研究成果最多的单位之一。

研究领域:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。显而易见的是,上海光机所的研究方向非常偏向于理论研究,因而十分适合于光学工程理论方向的深造。

地理区位:地处长三角的核心上海,地理区位优势相当明显。

竞争情况:每年有许多来自清华大学、浙江大学等顶尖学府的毕业生通过推免进入上海光机所,研究所人才济济。近年来上海光机所光学工程的复试分数线为:2013年320分,2012年325分,2011年330分。每年招生人数在40―50人,随当年推免比例有所浮动。

培养模式:上海光机所的专业型硕士与学术型硕士培养计划相近,且第一年是在安徽合肥的中国科学技术大学培养。

考试特色:上海光机所光学工程的考研专业课为在普通物理(乙)、光学、电子线路、精密机械零件和机构中任选其一。

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