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无波前探测的相干光通信系统实验研究

无波前探测的相干光通信系统实验研究

作者：吴加丽西安理工大学

学位级别：硕士

相干光通信以其检测灵敏度高、调制方式丰富和通信容量大等优势逐渐引起人们的关注。由于大气湍流的随机性使得信号光经大气湍流后波前发生畸变,降低了相干光通信系统混频效率。自适应光学技术可以有效补偿信号光波前像差,保持通信链路... 详细信息

相干光通信以其检测灵敏度高、调制方式丰富和通信容量大等优势逐渐引起人们的关注。由于大气湍流的随机性使得信号光经大气湍流后波前发生畸变,降低了相干光通信系统混频效率。自适应光学技术可以有效补偿信号光波前像差,保持通信链路稳定。因此,研究自适应光学具有重要的理论意义和实用价值。本文研究了无波前探测自适应光学技术对相干光通信系统畸变信号光的校正,主要工作如下:1、根据无波前探测自适应光学系统组成结构及工作原理,推导了波前峰谷值、波前均方根值、远场光斑斯特列尔比(Strehl Ratio,SR)和相干光通信系统混频效率等目标函数的解析表达式。根据激光大气传输理论和菲涅尔衍射原理,结合Hill谱模型,研究了激光束经大气湍流传输后光斑变化情况。2、以远场光斑SR作为系统目标函数,分析了在不同湍流强度下基于随机并行梯度下降算法(Stochastic Parallel Gradient Descent Algorithm,SPGD)的无波前探测自适应光学技术对波前畸变的校正能力,讨论了该算法不同参数取值对系统性能的影响。3、研制了无波前探测自适应光学实验系统,以电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)相机探测的光斑灰度值作为系统目标函数,验证SPGD算法对不同湍流强度下信号光波前畸变的校正能力。4、研制了基于无波前探测自适应光学技术的相干光通信实验系统,以耦合进单模光纤的光功率值为系统目标函数,分别验证SPGD算法对传输600 m、传输1300 m后信号光波前畸变的校正能力。结果表明:信号光波前畸变经自适应光学校正后系统目标函数(即CCD相机探测的光斑中心100个像素点的平均灰度均值)由119.8、84.6和35.7分别提高到246.6、249.1和245.7。在外场600 m和1300 m实验中,耦合进单模光纤的光功率值分别由-36.32 dBm和-43.68 dBm提高到-10 dBm和-27.1 dBm。说明无波前探测自适应光学技术可以有效抑制大气湍流对信号光的影响,提高相干光通信系统单模光纤耦合功率。

关键词：相干光通信无波前探测自适应光学随机并行梯度下降算法

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逆向传输标定法校正自适应光学非共光路像差

光学学报 2023年第12期43卷 94-104页

作者：杨尚君梁静远吴加丽柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048

自适应光学系统可以抑制大气湍流所产生的波前畸变,波前探测支路和光纤耦合支路之间存在的非共光路像差会导致自适应光学系统闭环后其耦合功率未能有效提升。采用逆向传输标定法由耦合光纤端到波前传感器进行反向传输,将波前传感器采集... 详细信息

自适应光学系统可以抑制大气湍流所产生的波前畸变,波前探测支路和光纤耦合支路之间存在的非共光路像差会导致自适应光学系统闭环后其耦合功率未能有效提升。采用逆向传输标定法由耦合光纤端到波前传感器进行反向传输,将波前传感器采集相对应的波前信息折算到自适应光学系统并实现闭环控制。结果表明:采用逆向传输标定法,数值仿真的耦合效率由27.31%提升至68.14%;静态环境实验的耦合效率由9.04%提升至45.21%;湍流环境实验的耦合效率由19.72%提升至36.93%;复杂环境实验的耦合效率由3.87%提升至7.52%。该方案简单而切实可行,易于在工程上推广应用。

关键词：光纤光学与光通信无线光相干通信自适应光学光纤耦合非共光路像差

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利用二维反射镜实现无线光通信快速对准

中国激光 2022年第11期49卷 95-108页

作者：杨尚君柯熙政吴加丽刘旭光西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048 陕西理工大学物理与电信工程学院陕西汉中723001 西安理工大学自动化与信息工程学院通信工程系陕西西安710048

针对无线光通信存在光束对准耗时长的问题,提出一种发射端采用图像跟踪,接收端采用二维反射镜控制的光束快速对准方法。依据几何光学理论计算了激光经二维反射镜后出射的扫描轨迹,并在无线光通信强度调制/直接检测系统上开展实验。实验... 详细信息

针对无线光通信存在光束对准耗时长的问题,提出一种发射端采用图像跟踪,接收端采用二维反射镜控制的光束快速对准方法。依据几何光学理论计算了激光经二维反射镜后出射的扫描轨迹,并在无线光通信强度调制/直接检测系统上开展实验。实验结果表明:当通信距离为1.3km时,光斑型心在x(y)方向的方差由跟踪前的12.5734pixel^(2)(5.1393pixel^(2))降至跟踪后的2.2770pixel^(2)(1.3697pixel^(2)),探测器输出电信号的幅值为92.4mV;当通信距离为10.3km时,光斑型心在x(y)方向的方差由跟踪前的18.8653pixel^(2)(10.5290pixel^(2))降至跟踪后的14.4970pixel^(2)(8.0287pixel^(2)),探测器输出电信号的幅值为74.4mV。所提方法无需将控制信号由接收端回传至发射端,在快速建立下行链路的同时即可实现上行链路的建立。

关键词：光通信光束扫描捕获跟踪对准二维反射镜

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非Kolmogorov大气湍流下部分相干光偏振状态对相干探测灵敏度的影响研究

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电子学报 2023年第5期51卷 1370-1380页

作者：吴加丽惠玉泽丁德强柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 中国人民解放军国防科技大学信息通信学院湖北武汉430019

本文讨论了在非Kolmogorov湍流下部分相干电磁高斯-谢尔模型(Electromagnetic Gaussian-Schell Model,EGSM)光束用于相干探测时系统的性能.基于相干探测理论推导了EGSM光束在非Kolmogorov湍流下斜程传输时系统灵敏度的表达式.研究了在... 详细信息

本文讨论了在非Kolmogorov湍流下部分相干电磁高斯-谢尔模型(Electromagnetic Gaussian-Schell Model,EGSM)光束用于相干探测时系统的性能.基于相干探测理论推导了EGSM光束在非Kolmogorov湍流下斜程传输时系统灵敏度的表达式.研究了在误码率为10-9下上行和下行传输时光束在不同偏振状态、功率谱幂律、湍流尺度、传输距离、天顶角、探测器参数、接收端高度或光源高度对相干探测系统灵敏度的影响.结果表明:在非Kolmogorov湍流谱下,系统灵敏度会随着功率谱幂律的增大而增大;在相同条件下,上行传输时的系统探测灵敏度大于下行传输;在链路条件相同的情况下,完全偏振的EGSM光束用于相干探测时的灵敏度均比非偏振光束的灵敏度大3 dBm.最后,建立了EGSM光束相干探测系统,通过实验验证了部分偏振EGSM光束用于相干探测的系统灵敏度介于完全偏振和非偏振之间.

关键词：相干探测灵敏度 EGSM光束偏振状态非Kolmogorov湍流斜程传输

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面向无线光通信的大气湍流研究进展与展望

电波科学学报 2021年第3期36卷 323-339页

作者：柯熙政吴加丽杨尚君西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 陕西理工大学物理与电子学院汉中723001

以无线光通信为切入点,首先对大气湍流的研究进展进行了阐述,解释了大气湍流及其产生的机理与传输特性.然后分析了大气湍流所引起的光束扩展、光束漂移、光强闪烁等对无线光通信的影响.最后结合无线光通信实际,给出了作者关于抑制大气... 详细信息

以无线光通信为切入点,首先对大气湍流的研究进展进行了阐述,解释了大气湍流及其产生的机理与传输特性.然后分析了大气湍流所引起的光束扩展、光束漂移、光强闪烁等对无线光通信的影响.最后结合无线光通信实际,给出了作者关于抑制大气湍流的若干设想,介绍了西安理工大学在大气湍流抑制领域的实验工作.虽然该方法在理论分析和工程实际中略显不为成熟,但不失为人们在该领域所进行的有益探索.

关键词：无线光通信大气湍流湍流抑制

多维耦合器校正空间光-单模光纤耦合对准误差

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光学学报 2022年第7期42卷 32-42页

作者：吴加丽柯熙政杨尚君王勇哲尹奔康西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048 陕西理工大学物理与电信工程学院陕西汉中723001 西安理工大学自动化与信息工程学院通信工程系陕西西安710048

根据高斯光束传输理论,分析了径向偏差、端面倾斜偏差和轴向偏差等对准误差对空间光-单模光纤(SMF)耦合效率的影响。数值计算和实验结果表明,当端面与径向之间的夹角Ω为90°和270°时,3种对准误差对耦合效率的影响相互独立,当夹角Ω=18... 详细信息

根据高斯光束传输理论,分析了径向偏差、端面倾斜偏差和轴向偏差等对准误差对空间光-单模光纤(SMF)耦合效率的影响。数值计算和实验结果表明,当端面与径向之间的夹角Ω为90°和270°时,3种对准误差对耦合效率的影响相互独立,当夹角Ω=180°时,耦合效率有最大值。为更好地补偿对准误差对SMF耦合效率的影响,基于压电陶瓷设计了具有5自由度耦合装置的光纤耦合器,并结合变增益型随机并行梯度下降算法寻找空间光-SMF的最佳对准姿态。实验结果表明,5自由度光纤耦合器可以很好地实现不同对准误差的校正,系统闭环后SMF耦合效率达到53.2%。

关键词：光通信高斯光束耦合效率随机并行梯度下降算法

西安理工大学无线光通信系统自适应光学技术研究进展

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强激光与粒子束 2021年第8期33卷 26-48页

作者：柯熙政杨尚君吴加丽钟禧瑞西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 陕西理工大学物理与电信工程学院陕西汉中723001

总结了国内外自适应光学技术在无线光通信系统应用中的研究进展和技术分类,同时介绍了西安理工大学在该领域的工作,包括有波前测量的自适应光学系统、无波前测量的自适应光学系统、液晶空间光调制器波前校正、偏摆镜和变形镜组合的波前... 详细信息

总结了国内外自适应光学技术在无线光通信系统应用中的研究进展和技术分类,同时介绍了西安理工大学在该领域的工作,包括有波前测量的自适应光学系统、无波前测量的自适应光学系统、液晶空间光调制器波前校正、偏摆镜和变形镜组合的波前校正、空间光光纤耦合自适应光学波前校正等。自适应光学技术可有效修正无线光通信系统中由大气湍流引起的畸变波前,提高耦合效率和通信性能。虽然这些方法在理论分析和工程实际中尚不完善,但不失为人们在该领域进行的有益探索。

关键词：无线光通信自适应光学大气湍流波前畸变波前校正

光学像差的Zernike多项式描述研究进展

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光通信技术 2024年

作者：祝战科吴培洁吴加丽柯程虎柯熙政陕西工业职业技术学院航空工程学院西安理工大学自动化与信息工程学院西安文理学院信息工程学院咸阳市智能制造装备技术重点实验室

实际光路与理想光路的差别引起的成像缺陷称为光学系统的像差，像差会影响光学系统的成像质量。而Zernike多项式可以对像差进行描述，通过学习和深入分析Zernike多项式与像差的联系，从而可以更方便地对像差进行分析和优化。本文梳理了... 详细信息

实际光路与理想光路的差别引起的成像缺陷称为光学系统的像差，像差会影响光学系统的成像质量。而Zernike多项式可以对像差进行描述，通过学习和深入分析Zernike多项式与像差的联系，从而可以更方便地对像差进行分析和优化。本文梳理了该领域国内外研究进展，总结了标准Zernike多项式、Zernike圆多项式以及Zernike条纹多项式的表达式及其与光学像差的关系，列举了Zernike圆多项式与像差之间的关系。着重说明了不同像差的Zernike多项式描述方法。

关键词： Zernike多项式像差光学系统像差描述方法

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关于加强行政事业单位固定资产管理的思考

大众投资指南 2020年第7期 82-83页

作者：吴加丽常州市青少年业余体育学校

固定资产管理对行政事业单位的生存和发展发挥着至关重要的作用,这也是国有资产中最具代表性的一部分。其主要的来源有政府财政部门的拨款、各地方企业的赞助以及事业单位依靠自身努力创造的资产。但是,固定资产的管理一直没有形成一个... 详细信息

固定资产管理对行政事业单位的生存和发展发挥着至关重要的作用,这也是国有资产中最具代表性的一部分。其主要的来源有政府财政部门的拨款、各地方企业的赞助以及事业单位依靠自身努力创造的资产。但是,固定资产的管理一直没有形成一个完整的管理体系,在监管部分还存在很多不到位的情况,致使资产出现被个人使用、账目不清晰、损毁等,造成国有资产损失。本文将对地方行政事业单位固定资产作为研究对象,分析固定资产管理中出现的问题和不足,并提出对应的改进建议。

关键词：行政事业单位固定资产管理问题对策