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作者：邢登科河北工业大学

学位级别：硕士

近些年来,轨道角动量（OAM）复用技术作为一种全新的复用技术逐渐走进了人们的视野。利用不同拓扑荷的OAM模态之间互相正交的特点,研究者把OAM光束作为一种信息载体应用于复用技术之中,实现信息的有效传输,大幅度提高了信道容量和频谱... 详细信息

近些年来,轨道角动量（OAM）复用技术作为一种全新的复用技术逐渐走进了人们的视野。利用不同拓扑荷的OAM模态之间互相正交的特点,研究者把OAM光束作为一种信息载体应用于复用技术之中,实现信息的有效传输,大幅度提高了信道容量和频谱效率。然而在实际应用中,传输信道中的干扰破坏了不同拓扑荷的OAM模态之间的正交性,使得能量会向拓扑荷数相近的OAM模态扩散,从而造成了模间串扰,影响了系统的性能,所以如何抑制OAM复用系统中的模间串扰成为OAM光通信中的一个研究热点。针对这个问题,本文首先对OAM复用系统中的模间串扰进行分析,然后采用多输入多输出（MIMO）均衡算法来抑制模间串扰,最后结合仿真结果分析了MIMO均衡对于模间串扰的抑制效果,对均衡前与均衡后的系统性能进行了比较。本文的主要内容如下:（1）介绍OAM复用系统的有关概念,借助Optisystem与MATLAB仿真软件搭建了自由空间与光纤信道OAM复用系统,并对两种不同信道的OAM复用系统的模间串扰进行了理论研究和模拟仿真。（2）提出并实现了独立成分分析（ICA）算法对OAM复用系统的串扰抑制。ICA算法是MIMO均衡算法中的一种,可以有效的实现信号的分离。本文以极大化非高斯性为判据建立目标函数,采用梯度下降法作为优化算法,将ICA算法分别应用到自由空间OAM复用系统和光纤信道OAM复用系统中,实现混合信号的分离,从而降低了模间串扰对系统的影响。仿真结果表明ICA算法可以有效的抑制模间串扰,提高了系统的性能。（3）针对传统ICA算法中迭代步长固定的问题,提出并实现了CSO-ICA算法。本文将CSO算法作为ICA算法的优化算法,使得改进的ICA算法可以自适应的调整迭代步长,从而提高了算法的迭代速度。通过仿真实现了CSO-ICA算法对自由空间与光纤信道OAM复用系统的模间串扰的抑制,结果表明,CSO-相较于传统ICA算法,CSO-ICA算法的迭代速度提高了一个数量级。在模间串扰的抑制效果上,两种算法性能相近。

关键词： OAM复用模间串扰 MIMO均衡 ICA CSO-ICA

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基于光纤的轨道角动量复用技术的研究进展

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激光与光电子学进展 2018年第5期55卷 36-48页

作者：刘剑飞邢登科曾祥烨卢嘉河北工业大学电子信息工程学院天津市电子材料与器件重点实验室天津300401

轨道角动量(OAM)是具有螺旋相位的光束的自然属性,且不同拓扑荷的OAM光束之间相互正交。利用OAM光束的这种特性,可以把OAM光束作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术在不需要额外带宽的情况下可以极大提升信道容量和频... 详细信息

轨道角动量(OAM)是具有螺旋相位的光束的自然属性,且不同拓扑荷的OAM光束之间相互正交。利用OAM光束的这种特性,可以把OAM光束作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术在不需要额外带宽的情况下可以极大提升信道容量和频谱效率。光纤作为一种优良的传输介质,是现代通信网络中的首选,基于光纤传输的OAM复用技术引起了研究者的广泛关注。介绍了轨道角动量的基本原理,讨论了适于携带OAM光束传输的光纤、OAM光束的生成与检测方法、OAM复用技术相关器件及其复用系统实验等方面的研究进展,最后探讨了现有技术存在的问题和发展趋势。

关键词：光纤光学光学涡旋轨道角动量光纤通信模式

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Characteristic extraction of soliton dynamics based on convolutional autoencoder neural network

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Chinese Optics Letters 2023年第3期21卷 108-112页

作者：刘聪聪何江勇王攀邢登科李晋刘艳格王志 Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology Institute of Modern OpticsNankai UniversityTianjin 300350China

In this article,we use a convolutional autoencoder neural network to reduce data dimensioning and rebuild soliton dynamics in a passively mode-locked fiber *** on the particle characteristic in double solitons and triple solitons interactions,we found that there is a strict correspondence between the number of minimum compression parameters and the number of independent parameters of soliton *** shows that our network effectively coarsens the high-dimensional data in nonlinear *** work not only introduces new prospects for the laser self-optimization algorithm,but also brings new insights into the modeling of nonlinear systems and description of soliton interactions.

关键词： fiber lasers optical solitons convolutional autoencoder neural network

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