大气激光通信

摘要： 针对常用四象限探测器,设计了一种大气激光通信变f数跟踪光学系统,实现了8.7倍变倍比,连续变焦范围75~650 mm,固定通光孔径60 mm。对设计光学系统进行了评价,光学系统传递函数,点列图和畸变性能优良,满足系统要求。完成了系统凸轮曲线分析,结果表明系统变焦轨迹平滑,可以保证变焦过程系统同轴性。

摘要： 针对在湍流信道下空间脉冲位置调制(SPPM)系统误码性能较差的问题,文章将空时分组码与空间调制技术结合,提出了基于比特补码正交空时分组码的空间脉冲位置调制(BCOSTBC-SPPM),利用空时编码增加信息冗余度以改善系统误码性能.同时基于最大似然(ML)检测推导了系统的理论误比特率上界,并通过蒙特卡洛仿真对理论上界进行了验证.仿真结果表明,BCOSTBC-SPPM的误码性能相比SPPM有较大提升.在弱湍流信道下,当系统误比特率为10-4时,(4,2,4)-BCOST-BC-SPPM相比(4,1,4)-SPPM信噪比改善约10 dB.该方式相较于传统正交空时编码方案在频谱效率方面有一定提升,实现了系统有效性和可靠性的合理权衡.

摘要： 偏振调制激光通信系统采用偏振光携带信息,可以降低背景光噪声,提高信噪比,大幅提升系统性能.但是,由于受到大气湍流效应的影响,激光的偏振特性会发生变化.所以研究大气湍流对光偏振特性的影响对提高应用偏振信息的大气激光通信系统性能具有重要意义.论文通过理论分析并借助Matlab软件进行模拟仿真,研究大气湍流对各种状态的偏振光偏振度的影响.结果表明激光在大气湍流环境中,只要传输距离足够远,最终都会恢复到初始偏振度值;且要保证激光在传输过程中保持偏振特性不改变,就要求激光满足以下条件之一:1)线偏振光;2)满足δxx=δyy且Bxy=0条件的部分偏振光;3)满足δxx=δyy=δxy条件的任意偏振光.

摘要： 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.

摘要： 针对自由空间光通信易受大气环境的干扰和影响以及不同业务对编码长度的不同需求,提出了一种可变码长串行级联码的光通信方案,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)为编译码处理核心的大气激光通信系统,并对系统进行了外场测试,验证了其可行性.

摘要： 星地激光通信链路中,激光脉冲作为信号载波在大气信道中传输,气溶胶散射特性是影响整个通信系统质量的重要因素。本文利用蒙特卡洛光线跟踪法( Monte Carlo Ray Tracing)对激光脉冲的时间响应特性进行仿真研究,进一步推导出大气信道中光通信链路最大带宽与气溶胶粒子厚度的关系。

摘要： 大气中悬浮的沙尘和气溶胶粒子会对激光产生吸收和散射作用,导致光脉冲出现衰减、时延与展宽的问题,造成信噪比下降和码间串扰现象.为此,利用叠加训练(ST)序列设计了一种针对强度调制/直接检测(IM/DD)的大气激光通信信道估计方法,推导了该方法在沙尘信道下的估计均方误差(MSE)和输出信噪比最大准则下的最佳功率分配因子.通过仿真分析了ST长度、功率分配因子以及信噪比对估计精度和误码率的影响.仿真结果表明,在小信噪比的沙尘大气信道条件下,该方法在取得与传统时分复用方式相近的估计性能和系统误码性能情况下,可以有效提高系统频带利用率、降低算法复杂度.

摘要： 为研究逆向调制阵列对大气湍流的抑制作用,提高逆向调制大气激光通信质量.首先,建立了逆向调制阵列接收光束传输模型,分析了光束经大气传输到达逆向调制阵列的信噪比;然后,建立了逆向调制阵列反射光束在大气信道中的传输模型,推导了不同数目反射光束在接收端的光强概率分布模型,分析了在不同湍流环境下采用逆向调制阵列的激光通信误码率;最后,仿真分析了在中等大气湍流条件下传输距离为1 km时,采用三个逆向调制器组成的逆向调制阵列的通信误码率比单个逆向调制器降低4 dB.%In order to study the restrain effect of modulating retro-reflector array on atmosphere turbulence and improve the communication quality of atmosphere laser communication system,a transmitting model of modulating retro-reflec-tor array receive beam is established.The signal-to-noise ratio(SNR)of the beam transmitting through the atmosphere to the modulating retro-reflector array is analyzed;A transmitting model of modulating retro-reflector array reflection beams in the atmosphere channel is established.The intensity probability distribution model with different number of reflection beams at receiving end is derived.The bit error rate(BER)of the atmosphere laser communication system based on modulating retro-reflector array under different turbulent environments is analyzed and simulated.The simu-lated results show that under the condition of medium atmospheric turbulence,the BER of the modulating retro-reflec-tor array consisting of three modulating retro-reflectors is 4 dB lower than a single modulating retro-reflector when the transmission distance is 1 km.

摘要： 针对大气激光通信中具有单极性、单脉冲特性的多进制脉冲位置调制(M-PPM)信号无法计算实际接收信号与估计信号间欧氏距离的问题,提出了一种适用于M-PPM的空时网格码译码方法.该方法利用实际接收信号与估计信号间的差值信息进行分支度量的计算和存活路径的选择.仿真结果表明,论文所提出的译码方法能够有效地将空时网格码应用于大气激光通信系统.

摘要： 光学系统是大气激光通信系统的重要组成部分,它的性能分析和优化设计是大气激光通信的关键技术。通过建立大气激光通信光学系统的模型,并进行仿真实验,对光学系统的性能指标参数进行分析,为设计和优化大气激光通信光学系统提供一种有效方法。

摘要： 针对大气信道对大气激光通信的质量有很大影响,设计了一种光电复合的光PPM偏振调制硬件系统.该系统先进行激光的PPM电调制,再进行激光信号的光偏振调制；并对硬件系统进行了性能仿真.结果表明,所设计的系统可以减小大气信道对激光通信质量的影响,而且可以成倍提高大气激光通信的码速率.

摘要： 针对大气信道对大气激光通信的质最有很大影响,设计了一种光电复合的光PPM偏振调制硬件系统.该系统先进行激光的PPM电调制,再进行激光信号的光偏振调制;并对硬件系统进行了性能仿真.结果表明,所设计的系统可以减小大气信道对激光通信质量的影响,而且可以成倍提高大气激光通信的码速率.

摘要： 阐述了大气激光通信中高速调制、光电检测、话音传输、视频图像压缩的基本原理、组成结构以及关键技术。设计了一种能够实现语音、数据、图像双向传送的大气激光通信系统,传输速率20Mb/s,传输距离1km,工作在全双工的工作模式。该系统利用FPGA实现数字与话音复合接口,配合电话接口电路完成了10路电话交换；实现了一路串、并口数据、2路MPEG-2图像的稳定传输。实验表明,该系统稳定可靠,能够实现多业务功能。该系统的研制对国内实用大气激光通信机的推广使用具有广泛的意义。

摘要： 多光束传输是减弱大气激光通信中大气湍流影响的有效途径之一。多个半导体激光器集中在一个较小的空间内，激光器会释放大量的热量，导致激光器工作温度升高。该变化不仅会影响激光器输出波长，而且还会导致激光器阀值电流的变化，从而引起激光器输出光功率的变化，因而散热成为必须解决的技术问题。本文针对所设计的多光束大气激光通信系统结构，建立了激光光源温度场分析的仿真模型，运用热分析软件 FLUENT 对激光器的温度场进行了数值仿真，得到了激光器温度场的分布曲线，确定了最终的散热方案。

摘要： 捕获、对准和跟踪是大气激光通信系统的核心技术,信标光轴的精密对准可提高通信的稳定性和降低通信误码率。信标光轴的对准主要是对大气激光通信中光束到达角的计算,应用传统的CCD传感器的光斑质心算法,在强湍流的扰动下,已经无法准确地测量光束的到达角。rn 本文提出了应用哈特曼传感器对波前进行探测,采用Zernike多项式模式法重构波前实时计算到达角起伏,并分析了Zernike模式法重构精度。实验表明,在焦距为1.6m,采用传统CCD传感器质心算法测量到达角起伏精度为4～8μrad(RMS);哈特曼传感器在等效焦距为350mm的情况下,测量精度优于2μrad(RMS)。满足大气激光通信系统APT和甚远距离APT技术的需求,同时也满足了未来激光通信机载、星载轻小型化的需求。

摘要： 本文提出将Gamma-Gamma光强闪烁分布模型作为大气湍流信道,对采用PPM强度调制技术的大气激光通信系统的差错性能进行研究与分析,在不同闪烁强度和接收系统噪声下,对系统的信噪比和比特差错率进行仿真.仿真结果表明,PPM强度调制系统具有较优越的性能,具有实现可靠大气激光通信的潜力。

摘要： 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.

摘要： 将小型光通信系统引入机器人视觉,首次提出眼孔波通信框架,建立通信跟瞄模型,给出了通信协议,开辟了视觉光通信的新阶段。进行了信标光捕获方法研究;计算机模拟提出了基于尺寸的二维瞄准误差正态、瑞利分布,模拟了目标瞄准抖动的Rician分布。

摘要： 将小型光通信系统引入机器人视觉,首次提出眼孔波通信框架,建立通信跟瞄模型,给出了通信协议,开辟了视觉光通信的新阶段。进行了信标光捕获方法研究;计算机模拟提出了基于尺寸的二维瞄准误差正态、瑞利分布,模拟了目标瞄准抖动的Rician分布。

摘要： 本公开提供一种激光通信装置，包括：扩束系统，扩束系统对经过扩束系统的接收发射耦合系统发射的光进行扩束；光轴位置调节装置，用于调节光轴位置，使经光轴位置调节装置的入射光和出射光同轴；分光镜，分光镜对发射到分光镜的光进行分光，经分光后输出不同的光束；跟踪系统，跟踪系统对通过分光镜输出的光束进行跟踪；反射汇聚系统，反射汇聚系统对进入反射汇聚系统的光进行汇聚并反射；双包层光纤准直系统，双包层光纤准直系统对经过双包层光纤准直系统的光进行准直；接收发射耦合系统，接收发射耦合系统将发射的光耦合进双包层光纤准直系统内，或将接收的光耦合到最终接收探测器内。本公开还提供了一种激光通信方法以及激光测距方法。

摘要： 本发明公开了一种用于实验教学的激光通信设备，包括发送端和接收端，所述的发送端包括激光器、光调制器、调制模块、光放大器和第一天线，所述的接收端包括第二天线、光电探测器和解调模块，激光器发出恒定强度的激光入射到光调制器中，从光调制器出射的激光变为被调制模块通信信号所调制的光信号，光信号由第一天线发射至大气信道，接收端的第二天线从大气信道接收所述的光信号并收集至光电探测器，解调模块从光电探测器输出的电信号还原出发送端发出的原始数字信号。在激光通信实验教学中，需要进行多种编码调制方式的横向对比时，通过在可编程硬件板进行多种不同编码调制的选择和切换即可实现，保证了其他实验条件的一致，增加了实验数据的可靠性，不需要增加额外的硬件，降低了实验的硬件成本。

摘要： 本发明公开了一种移动物体间高速空间激光通信接收装置及激光通信系统，该激光接收装置包括激光接收单元和信号放大单元，所述的激光接收单元接收激光信号并将其转换为电信号，经信号放大单元放大后输出，其特征在于所述的激光接收单元，为感光单元构成的阵列。采用本发明的激光接收装置，由于激光接收面积通过感光单元阵列的扩展，可以做到很大，因此可以很方便的解决两个移动物体间激光通信的“对准”难题。

摘要： 本实用新型属于空间激光通信领域，具体涉及一种用于空间激光通信中的主镜遮光结构及空间激光通信系统，所述主镜遮光结构包括收发光束的通光结构以及太阳直射光的挡板，主镜遮光结构的主镜设置在太阳直射光的挡板上；主镜遮光结构的主镜为一个离轴抛物面，并在主镜遮光结构的主镜的下腹开凿一个茶壶嘴状的收发光束的通光结构，茶壶嘴状截面面积较大的一面朝上，面积较小的一端朝下且更靠近光束入射端；本发明的遮光结构具有结构简单、质量轻、遮挡面积大、稳定性好等特点，同时便于装配和测试，为实现光学天线系统良好的工作性能提供了可靠保障，可满足光学系统的发射和接收过程中高质量、高性能功能。

摘要： 本实用新型属于通信领域，具体涉及一种具有红外激光通信装置的AGV小车及红外激光通信系统。旨在解决现有技术在特殊场合常用无线通信手段不可用以及通信死角的问题。本实用新型提供具有红外激光通信装置的AGV小车，AGV小车包括车体、第一无线通信装置、处理器，AGV小车还包括多个第一红外激光通信装置；第一无线通信装置、第一红外激光通信装置分别与处理器通过有线通信链路连接；第一红外激光通信装置，配置为收发红外激光信号；多个第一红外激光通信装置分别装设于AGV小车的车体的顶部，和/或各周面，和/或顶部四周顶点位置。本实用新型安全性和可靠性高、通信范围广、避免了通信死角、通信流畅稳定。

摘要： 本实用新型公开了一种光通信激光器及光通信探测器封装设备，包括封装箱，操作过程，打开封装箱上门板，将光通信激光器及光通信探测器放置在安装板上两个挤压杆之间，旋转L形旋转杆，带动螺纹杆旋转，由于两个螺纹孔的螺纹方向相反，从而带动两个挤压杆相对移动或者背对移动，从而挤压固定光通信激光器及光通信探测器，将光通信激光器出光口与空腔对应，当光通信激光器及光通信探测器运行过程中，挤压叶片，通过转轴，将叶片旋转堵住整个空槽，减少灰尘落入到封装箱的内部，该实用新型便于安装和拆卸光通信激光器及光通信探测器，减震弹簧作用能够让整个设备在安装板上耐冲击力提高，能够减少灰尘落入，散热效果增大。

摘要： 本实用新型公开了一种光通信激光器及光通信探测器检测设备，包括支撑杆和检测平台,操作过程，拉动L形挤压板二，拉伸弹簧，从而增大L形挤压板二与L形挤压板一之间距离，将光通信激光器及光通信探测器放置在L形挤压板二和L形挤压板一之间上侧壁上，松开L形挤压板二，通过伸缩杆将超声波探头移动与光通信激光器及光通信探测器上表面接触，带动套杆往返移动,打开超声波探伤仪，从而实现对光通信激光器及光通信探测器检测，该实用新型能够便于安装光通信激光器及光通信探测器检测，安装操作简单便利，方便人们操作，安装牢固，检测能够对个各个位置检测，方便检测同时记录数据，提高工作效率。

摘要： 本发明公开了一种新型大气激光通信设备，所述新型大气通信设备包括信号编码器、激光发生模块、载波选择模块、信号调制模块、信号接收模块和信号解码器。信号编码器将待发送信息转为电信号，发送至信号调制模块；激光发生模块输出1600纳米至1700纳米波段的两路不同波长的激光作为载波信号；载波选择模块选定一种波长的激光，送至信号调制模块对激光进行空间模式调制，调制后激光经由大气发送至信号接收模块；信号接收模块接收光信号并转为电信号，信号解码器使用神经网络对电信号进行解码，完成大气激光通讯。本发明不仅包含强度调制，亦对激光空间模式进行调制，实现了多维信息的并行传输，为提高大气激光通信的通信速率提供了一种新的解决方法。

摘要： 本发明提供一种大气湍流抑制方法、装置及大气激光通信系统。其中，大气湍流抑制方法，通过设定一个预设光电流，并将接收到的大气湍流引发的光电流与预设光电流进行比较，调节APD的反偏电压，使大气湍流引起的干扰电信号与预设光电流的大气湍流引起的干扰电信号相同，从而将波动的干扰电信号转化为一个类似于直流的干扰电信号，从而抑制了大气湍流的波动以及衰落，同时，通过对空间激光通信的前端接收部分APD的增益进行自适应增益控制，来抑制大气湍流的波动以及衰落，成本低廉，占用空间小，适合轻量级飞艇的使用。同时采用大气湍流抑制方法的大气激光通信系统的误码率远低于固定增益下大气激光通信系统的误码率，提高了通信质量。

摘要： 本发明提出一种小型化大气激光通信装置及通信方法，装置包括小型化大气激光通信机和瞄准镜，其中小型化大气激光通信机由光学窗口、分光棱镜、半导体激光器、Nd:YAG激光器、PIN光电二极管、光斑跟踪器组成。除了能够实现传统的激光通信以外，本发明增加了光束对准装置，借助Nd:YAG激光器发射的探测光束在四象限光斑跟踪器的四象限图上的直观反映，通过手动或伺服系统，迅速将光斑中心位置调整至四象限中心，实现通信发射端和通信接收端的快速对准。本发明具有体积小、重量轻、通信稳定、对准速度快等优点。