1 西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
2 西安工业大学 电子信息工程学院，西安 710021
3 中国计量大学 信息工程学院，杭州 310018
4 商洛学院 电子信息与电气工程学院，陕西 商洛 726000
5 西安工程大学 电子信息学院，西安 710600
6 兰州理工大学 计算机与通信学院，兰州 730050
【目的】变形镜（DM）是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件，其性能直接决定了系统的波前畸变校正能力。通过研究DM及其控制算法，可以不断改进自适应光学系统的校正能力。该研究一方面可以提高DM的精度和响应速度，使其更好地校正各种复杂的波前畸变，另一方面，可以改进控制算法，提高校正的效率和准确性。这些都将直接影响到自适应光学系统的成像质量和性能，因此，研究DM及其控制算法对于改进自适应光学系统的校正能力、扩展应用领域以及提升成像质量和性能具有重要意义。
【方法】文章旨在梳理国内外关于DM及其控制算法的研究进展，分析不同的控制算法对波前畸变的校正精度，为自适应光学的发展奠定基础。首先以几种典型的DM为例，对DM的建模以及对分离促动器DM、拼接子DM、薄膜DM、双压电DM、微机电系统（MEMS）DM和音圈DM的结构及工作原理进行了详细介绍。接着分析了基于Prandtl-Ishlinskii（PI）迟滞模型的控制算法、解耦控制算法和稀疏采样控制算法等几种控制算法。
【结果】文章总结了西安理工大学在该领域所做的工作，最后指出了未来在该领域的技术突破和改进方向。
【结论】DM及其控制算法的研究为自适应光学的发展奠定了基础，使其应用于更多的领域，进一步提高自适应光学系统的性能。这将有助于改善成像质量，推动自适应光学技术的发展。
变形镜 控制算法 自适应光学 DM control algorithm adaptive optics 光通信研究
2024, 50(2): 22006201
1 西安航空职业技术学院 人工智能学院，西安 710089
2 西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
3 兰州理工大学 计算机与通信学院，兰州 730050
4 西安工业大学 电子信息工程学院，西安 710021
5 西安工程大学 电子信息学院，西安 710600
在光通信领域，激光器及其调制带宽、调制速率对无线光通信至关重要。对半导体激光器信号的调制方式主要有内调制和外调制两种。这两种调制技术具有各自的特点，适用于光纤通信中的不同领域，都是当前重要的研究热点。内调制激光器又称为直接调制激光器，因其具有高速传输以及低成本的特点，成为目前应用在第五代移动通信技术（5G）前传和数据中心中的高性价比光源。而外调制激光器不存在光源附加的Chirp，所以可以有效地克服光纤色散造成的复合二次差拍（CSB）失真。文章在回顾通信激光器及其调制技术发展历程的基础上，介绍了西安理工大学在该领域所做的工作以及取得的主要进展。针对半导体激光器发生非线性失真的内外因素进行讨论，仿真响应特性各参数、线性化补偿方法以及功率控制系统对光发射器件输出光源的作用，并分析了温度的起伏对激光器和调制器件输出功率产生的影响。采用折射率椭球基本理论和数值分析，分别在纵向和横向调制下，讨论出射光强随温度的变化趋势。结果表明，纵向调制下出射光光强随温度的变化趋势只与铌酸锂（LN）晶体折射率的变化有关；横向调制下出射光光强随温度的变化趋势不仅要受到晶体折射率的影响，还要受到晶体尺寸及其膨胀系数的影响，因此可以利用特殊尺寸的晶体来提高电光调制器的温度稳定性。
无线光通信 激光器 直接调制 外调制 响应特性 optical wireless communication laser direct modulation external modulation response characteristic 光通信研究
2024, 50(2): 22004801
西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
针对传统天线选择算法在完全广义空间调制（FGSM）系统中运用会出现局限性且误码性能不理想等问题，提出一种基于皮尔逊（Pearson）相关系数的选择算法，其基本原理是根据不同位置的光电探测器与发光二极管组合之间的Pearson系数相关性进行天线选择，能够提升FGSM系统性能及扩大使用范围。结果表明：当误码率为10-3时，在发射天线数量为4、调制方式为脉幅调制的情况下，FGSM系统的传输速率相较于广义空间调制增加了1 bpcu（bit per channel use）；采用基于Pearson相关系数选择算法后的完全广义空间调制-多输入多输出（FGSM-MIMO）系统相较于随机选择算法所需信噪比改善了5.1 dB，相较于最大范数选择算法改善了0.8 dB。综上所述，在同一时刻发送相同信息的情况下，基于Pearson相关系数选择算法的FGSM-MIMO系统在光空间通信领域具有更好的发展前景。
光通信 多输入多输出 完全广义空间调制 天线选择算法 皮尔逊相关系数 误码率
西安工业大学 电子信息工程学院, 西安 710021
针对基于傅里叶变换光正交频分复用(FFT-OFDM)的非正交多址可见光通信(NOMA-VLC)系统存在可靠性低、用户公平性差等问题, 提出将提升小波变换(LWT)作为载波调制方式, 建立基于LWT-OFDM的NOMA-VLC系统, 介绍了系统中的信号处理过程, 构建了5 m×5 m×3 m的室内空间实验环境。实验结果表明: 与基于FFT-OFDM的NOMA-VLC系统相比, 随着正交幅度调制方式的阶次由4增大到64, 所提系统的平均误码率达到阀值3.8×10-3时, 所需的信噪比(SNR)值较低, 至少低4.4 dB; 用户性能差异变化不明显甚至不变。
光通信 非正交多址 提升小波变换 可靠性 用户公平性 optical communications, non-orthogonal multiple ac
1 西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
2 西安工程大学 电子信息学院，西安 710048
3 兰州理工大学 计算机与通信学院，兰州 730050
4 西安工业大学 电子信息工程学院，西安710021
5 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室，西安 710048
为了克服大气湍流效应对无线光通信系统性能的影响，必须建立能准确描述大气折射率起伏的湍流模型。总结了国内外学者在大气湍流模型方面的研究进展，对不同大气湍流模型的理论建立进行深入分析并对比了其适用范围，同时介绍了在实际大气湍流中实验测量所建立的大气信道模型，最后对大气湍流模型的发展趋势进行了展望。
无线光通信 大气湍流效应 大气湍流模型 Kolmogorov谱 大气信道模型 wireless optical communication, atmospheric turbul
海军航空大学岸防兵学院, 山东 烟台 264000
目前,对于测试优化选择问题的研究大多局限于故障是否可以被诊断的定性研究, 没有进一步考虑故障诊断的难度。针对以上问题, 提出了一种基于故障可诊断性定量评价的测试优化选择方法。首先, 基于推土机距离(EMD)对故障可诊断性进行定量评价; 然后, 以评价结果为依据, 综合考虑测试的数量、可靠性和成本等因素, 构建多目标测试优化选择问题, 并提出了二进制金枪鱼群优化算法来求解满足测试性指标和故障可诊断性水平的最优测试集合; 最后, 以某装备的开关电源为实验案例, 验证了所提方法的有效性。仿真结果表明: 所提方法能够实现以提高系统故障可诊断性为目标的测试优化选择, 从根本上提高系统的故障诊断能力。
故障可诊断性 推土机距离(EMD) 测试优化选择 二进制金枪鱼群优化算法 fault diagnosability Earth Movers Distance (EMD) test optimization selection binary tuna swarm optimization algorithm
西安创联电气科技(集团)有限责任公司, 陕西 西安 710000
为了获得低温烧结的微波介质陶瓷, 该文采用固相法制备了Al2O3-SiO2-(Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3)系微波介质陶瓷粉体, 并添加聚乙烯醇缩丁醛、丙三醇、鲱鱼油、乙醇、乙酸乙酯等配成料浆, 利用流延成型技术获得微波介质膜带。对不同配比下制备的膜带表面形貌进行扫描电子显微镜(SEM)观察分析,结果表明, 当质量比m(粉体)∶m(PVB)∶m(丙三醇)∶m(鲱鱼油)∶m(乙醇+乙酸乙酯)=25∶15∶2∶1∶7时, 膜带样品的表面颗粒分布更均匀。测量不同温度下该膜带样品的烧结密度及烧结收缩率, 得到在870 ℃时膜带样品的密度及收缩率达到最大。此外, 对膜带样品与Ag电极共烧后的断面形貌进行了扫描电子显微镜(SEM)观察分析, 结果表明, 在870 ℃下, 流延膜带与Ag电极共烧良好。
Al2O3微波陶瓷 流延工艺 低温共烧 固相反应 Al2O3 microwave ceramics tape casting process low temperature co-firing solid state reaction
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 山东龙泉管道工程股份有限公司，山东 淄博 255200
事件识别是分布式光纤传感的重要应用，现有的模式识别手段存在泛化性差和对弱振动识别的准确率低两个主要难题。以马赫-曾德尔干涉仪为应用对象，从样本来源的角度改善传统的分类器，以时域信号经经验模态分解所得的本征模态函数构建训练样本，使用卷积算子提取信号的波形特征、频域特征、时频域特征，构建深度学习网络，并在相同的神经网络框架下以原始信号为输入设计了4个对照组。所提识别方案在测试集和验证集上对6种目标信号的准确率分别为97.02%和94.88%，泛化性和分类精度均处于最优状态。分类器的平均样本响应时间低于0.07 s，具备良好的可行性与发展前景。
深度学习 经验模态分解 马赫-曾德尔干涉仪 本征模态函数 事件识别 光学学报
2023, 43(19): 1906005
1 空军航空维修技术学院，湖南 长沙 410124
2 复旦大学信息科学与工程学院，上海 200433
本文首先从理论上分析了在共极化双泵浦方案中，波长转换不会改变概率整形（PS）信号的概率分布，并且正交频分复用（OFDM）信号子载波的顺序可以保持不变的原因。然后，通过实验验证了全光波长转换后，PS-64QAM-OFDM信号通过高非线性光纤在零差相干检测系统中的传输。最后，通过实验证明，当波特率为20 Gbaud、误码率为1×10-2时，普通64QAM信号的光信噪比（OSNR）损耗为1 dB，PS-64QAM信号的OSNR损耗改善了0.5 dB。
光纤光学与光通信 概率整形 正交频分复用 波长变换 非线性光纤 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906001
西安工业大学 电子信息工程学院，西安 710021
多输入多输出（Multiple-input-multiple-output，MIMO）可见光通信（Visible Light Communications，VLC）系统接收端需精确的信道状态信息用以解调信号，而常用的最小二乘算法对噪声敏感，估计误差较大，难以保证可靠性。基于信道稀疏特性，利用压缩感知方法进行MIMO-VLC信道估计，提出一种基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）的稀疏度预测自适应匹配追踪（DFT Based Prediction-sparsity Adaptive Matching Pursuit，DFT-SAMP）算法。首先，通过DFT的稀疏度预测方法对信道冲激响应的稀疏度进行预估计，将估计的稀疏度作为算法初始步长，以快速逼近真实稀疏度，提高算法效率；其次，采用SAMP算法重构信道冲激响应，提高信道估计准确性，保证通信可靠性。基于的MIMO-VLC系统信道估计实验结果表明，导频数为32时，本文算法相较于最小二乘算法在误码率满足前向纠错的误码率阈值（3.8×10-3）时所需的信噪比降低4.5 dB；利用DFT-SAMP算法进行信道估计，在保证可靠性的同时，运行效率相比SAMP算法提升约69%，为MIMO-VLC系统信道估计提供了更为有效的方式。
MIMO-VLC 压缩感知 信道估计 误码率 MIMO-VLC Compressed sensing Channel estimation Error rate
