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面向模分复用系统的遗传-MIMO均衡参数优化技术

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电子学报 2024年第5期52卷 1601-1608页

作者：赵天烽文峰冯变霞武保剑许渤邱昆电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731

在模分复用系统的数字信号处理单元中,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)均衡技术可用来补偿由各类模式相关噪声引起的信号误码率(Bit Error Rate,BER)劣化问题.而MIMO均衡算法的工作性能严重依赖于步长因子μ以及抽头数K,... 详细信息

在模分复用系统的数字信号处理单元中,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)均衡技术可用来补偿由各类模式相关噪声引起的信号误码率(Bit Error Rate,BER)劣化问题.而MIMO均衡算法的工作性能严重依赖于步长因子μ以及抽头数K,因此在固化均衡器之前,确定MIMO均衡算法中μ-K参数组合的最优值至关重要.为提高参数优化效率,提出了一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的MIMO均衡参数优化方案,即遗传-MIMO(GAMIMO),在保证最小BER输出的同时降低参数优化过程所需的计算开销.为验证GA-MIMO的工作性能,构建了基于10 km六模光纤的点对点通信实验系统,使用新方案补偿并行通信的六路数据,并与最速下降法和迭代算法进行性能比较.实验结果表明,所提GA方案可实现MIMO均衡中最高99.98%的最优μ-K参数命中率,且GA-MIMO算法的全局搜索性使其相比于最速下降法和迭代算法可最多分别节省86.14%和90.3%的均衡算法调用次数,有效降低了确定最优μ-K参数组合时的计算开销.

关键词：模分复用多输入多输出遗传算法少模光纤最小均方误差

基于高品质因子光纤谐振腔的布里渊激光线宽压缩研究

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光学学报 2024年第20期 159-164页

作者：杨艳平刘诗涵周恒电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室

光纤布里渊激光是实现窄线宽激光器的重要技术方案，光纤谐振腔的品质因子（Q值）越高，产生的布里渊激光线宽越窄。通过增加光纤谐振腔长度同时减小其自由频谱宽度，将耦合Q值提升到1010以上。利用超高精度的PoundDrever-Hall （PDH）... 详细信息

光纤布里渊激光是实现窄线宽激光器的重要技术方案，光纤谐振腔的品质因子（Q值）越高，产生的布里渊激光线宽越窄。通过增加光纤谐振腔长度同时减小其自由频谱宽度，将耦合Q值提升到1010以上。利用超高精度的PoundDrever-Hall （PDH）锁定技术，在光纤谐振腔自由频谱宽度远低于布里渊增益带宽的情况下，实现单纵模布里渊激光的产生，其边模抑制比大于70 d B。此外，采用参考激光外差法、延时自外差法、共腔激光外差法三种方式对光纤布里渊激光器的线宽进行严格测试，实现亚毫赫兹（sub-m Hz）量级的布里渊激光基础线宽。

关键词：激光器受激布里渊散射窄线宽单纵模光纤谐振腔

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基于高Q值光纤腔的布里渊激光线宽压缩研究

光学学报 2024年

作者：杨艳平刘诗涵周恒电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室

光纤布里渊激光是实现窄线宽激光器的重要技术方案，光纤谐振腔的品质因子(Q值)越高，其中产生的布里渊激光线宽也越窄。本文通过增加光纤谐振腔长度(同时减小其自由频谱宽度)，将其耦合Q值提升到1010以上。利用超高精度Pound-Drever-Ha... 详细信息

光纤布里渊激光是实现窄线宽激光器的重要技术方案，光纤谐振腔的品质因子(Q值)越高，其中产生的布里渊激光线宽也越窄。本文通过增加光纤谐振腔长度(同时减小其自由频谱宽度)，将其耦合Q值提升到1010以上。利用超高精度Pound-Drever-Hall(PDH)锁定技术，在光纤谐振腔自由频谱宽度远低于布里渊增益带宽的情况下，实现了单纵模布里渊激光产生，边模抑制比>70dB。此外，采用参考激光外差法、延时自外差法、共腔激光外差法三种方式对光纤布里渊激光器线宽进行了严格测试，实现了亚毫赫兹(sub-mHz)量级的布里渊激光基础线宽。

关键词：激光器受激布里渊散射窄线宽单纵模光学谐振腔

拉曼分布式光纤温度传感:技术发展与应用综述

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光学学报 2024年第1期44卷 214-239页

作者：介瑞敏肖春刘旭朱琛饶云江刘波之江实验室光纤传感研究中心浙江杭州311100 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州311100

拉曼分布式光纤温度传感(RDTS)系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一,尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异,本文简述了RDTS的基本原理,着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法... 详细信息

拉曼分布式光纤温度传感(RDTS)系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一,尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异,本文简述了RDTS的基本原理,着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法,分别从系统结构、部件优化、解调方式和智能信号处理等方面系统性地总结了最新研究进展,并通过走访调研了RDTS的全球市场概况及其在各工程领域的典型应用,旨在为分布式温度传感技术的同仁提供有益的参考。

关键词：光纤传感拉曼分布式温度传感空间分辨率信噪比市场调研

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基于循环前缀的空分复用系统均衡技术研究

光通信研究 2024年第3期 31-35页

作者：王刘柱郑之龙薛玉玲胡少华张静邱昆电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室成都611731

【目的】在空分复用系统中,为了实现模式解复用,需要在接收端采用多入多出(MIMO)的均衡方案。随着传输模式数或者传输容量的上升,MIMO的计算复杂度急剧升高,致使对应的硬件模块功耗过大,必须降低MIMO均衡的计算复杂度。【方法】针对少... 详细信息

【目的】在空分复用系统中,为了实现模式解复用,需要在接收端采用多入多出(MIMO)的均衡方案。随着传输模式数或者传输容量的上升,MIMO的计算复杂度急剧升高,致使对应的硬件模块功耗过大,必须降低MIMO均衡的计算复杂度。【方法】针对少模光纤短距传输系统,文章提出了用基于循环前缀(CP)的频域联合均衡技术来代替基于块卷积且带有独立色散补偿模块的频域均衡技术以降低MIMO均衡计算复杂度。【结果】基于VPI仿真软件中的少模光纤模型,搭建了6×6少模光纤仿真平台验证所提技术的性能与计算复杂度。仿真结果表明,在训练符号长度有限的前提下,不同CP占比的均衡性能和计算复杂度降低也有所差异。相同仿真条件下,CP占比越大,计算复杂度降低越大;CP占比越小,计算复杂度降低越小。在保持均衡性能一致的前提下,CP占比为11.11%的频域均衡方案的计算复杂度仅为传统的基于块卷积的频域均衡方案的15.29%。【结论】在均衡性能保持一致的前提下,相较于传统的基于块卷积且带有单独的色散补偿模块的频域均衡方案,文章所提出的添加CP的频域均衡方案具有更低的计算复杂度。

关键词：空分复用频域均衡循环前缀计算复杂度

大规模分布式光纤水听拖曳阵列及其湖试性能测试

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光学学报 2024年第1期44卷 333-342页

作者：龙俊求江浪肖春郭汝乾严国锋王德麟冉曾令龚元饶云江之江实验室光纤传感研究中心浙江杭州310027 浙江大学海洋学院浙江舟山316021 电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

报道了一种高性能大孔径分布式光纤水听拖曳阵列,其总长度为150 m,声学传感段长度为100 m,具有192个传感单元,采用单根光纤离散增敏制备而成,无需其他分离器件。传感基元通过驻波桶标定,在20~1000 Hz,平均声压灵敏度达到-127.44 dB(re r... 详细信息

报道了一种高性能大孔径分布式光纤水听拖曳阵列,其总长度为150 m,声学传感段长度为100 m,具有192个传感单元,采用单根光纤离散增敏制备而成,无需其他分离器件。传感基元通过驻波桶标定,在20~1000 Hz,平均声压灵敏度达到-127.44 dB(re rad/μPa)。阵列同时装配了自研的姿态感知模块,可实现拖曳过程的实时姿态获取。针对所研制的大规模分布式光纤水听拖曳阵列,开展了湖试综合测试,6 kn拖速下阵列声学段的倾角仅为7.8°,将192个传感单元数据波束合成后得到了16.87 dB的空间增益,传感器表现出了优异的综合性能。该高性能大规模分布式光纤水听拖曳阵列为光纤水听器发展提供了一条全新的技术路线,有力推动了基于DAS的“第三代声呐技术”的发展。

关键词：光纤光学光纤水听器光纤水听拖曳阵列分布式光纤声波传感声压灵敏度姿态感知目标轨迹跟踪

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片上集成克尔光梳在光学传感领域的应用研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：常冰顾逸阳何欣玥梁渝佩赵雅茜张伟勋董飞龙李博闻谭腾姚佰承电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室南方电网传感科技(广东)有限公司电子科技大学广东电子信息工程研究院

光学频率梳在频谱上由一系列均匀间隔且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得了长足的进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功地在芯片级的平台上实现了基于三阶克尔效应的微... 详细信息

光学频率梳在频谱上由一系列均匀间隔且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得了长足的进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功地在芯片级的平台上实现了基于三阶克尔效应的微腔光频梳。这种片上集成克尔光梳具有通道间隔大、相干性好、尺寸小、功耗低且易集成的优势，此外，其与半导体工艺（CMOS）兼容，能够实现低成本、大规模制备，为微波光子学、精密光传感、多光源相干通信等片上集成系统的应用带来了重大机遇。当前，基于片上集成克尔光梳的传感应用发展迅速，技术方案不断更新，带来了功能和性能的新突破。在此，本文重点面向工程技术，首先概述了近年来片上集成克尔光梳产生的新材料平台和片上集成化研究进展，随后综述了其在激光雷达、精密光谱学、分布式光纤传感等光学传感领域取得的进展，最后对片上集成克尔光梳当前研究现状及未来发展前景进行了总结与展望。

关键词：克尔光梳片上集成光学传感

片上集成克尔光频梳在光学传感领域的应用研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第19期 204-215页

光学频率梳在频谱上由一系列间隔均匀且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得长足进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功在芯片级的平台上实现基于三阶克尔效应的微腔光频梳... 详细信息

光学频率梳在频谱上由一系列间隔均匀且具有稳定相位关系的频率分量组成。自问世以来，其在光学频率计量和精密测量领域取得长足进步。随着微纳加工技术的不断革新，研究人员已经成功在芯片级的平台上实现基于三阶克尔效应的微腔光频梳。这种片上集成克尔光频梳具有通道间隔大、相干性好、尺寸小、功耗低且易集成的优势，此外，其与互补金属氧化物半导体兼容能够实现低成本、大规模制备，这为微波光子学、精密光传感、多光源相干通信等片上集成系统的应用带来重大机遇。当前，基于片上集成克尔光频梳的传感应用发展迅速，技术方案不断更新，带来功能和性能的新突破。因此，重点面向工程技术，概述近年来片上集成克尔光频梳产生的新材料平台和片上集成化研究进展，综述其在激光雷达、精密光谱学、分布式光纤传感等光学传感领域取得的进展，对片上集成克尔光频梳当前研究现状及未来发展前景进行总结与展望。

关键词：克尔光频梳片上集成光学传感

面向连续体机器人精密操作的多芯光纤三维形状与位置测量误差研究

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机械工程学报 2024年第3期60卷 68-82页

作者：孙广开张兴硕何彦霖周康鹏祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测... 详细信息

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测量的关键方程和算法。采用关键模型算法驱动方法,系统性地分析了传感光纤关键参数误差、信号解调误差、传感方程与重构算法误差、环境温度变化等对测量精度的影响,确定了主要误差源及其定量影响程度。通过误差溯源,建立了测量系统关键参数标定与误差校正方法。构建了七芯光纤测量实验装置,实验验证了方法有效性。研究结果表明,所提方法可实现系统测量误差溯源、定量分析与校正,有效提高多芯光纤三维形状与位置测量精度,在连续体机器人精密测量领域具有应用价值与前景。

关键词：连续体机器人精密测量多芯光纤传感器三维形状测量误差分析