过量的太阳紫外线会造成人体皮肤红斑现象,甚至可引起皮肤癌症。利用国际通用的太阳紫外线观测仪和光谱仪,在2014年1月至2018年12月期间对西藏珠峰地区(定日)、拉萨和林芝的晴天太阳红斑紫外线和紫外线光谱进行了实地观测研究。观测了拉萨春分点附近、秋分点附近、冬至和夏至的正午太阳紫外线光谱特征,发现波长小于300 nm的太阳紫外线几乎全部被大气层吸收,不会到达西藏地面。通过分析西藏晴天太阳红斑紫外线的剂量,发现只有紫外线B能引起人体皮肤红斑现象。实地观测数据表明,西藏晴天太阳红斑紫外线的剂量率随当日时间的变化呈典型的抛物线状,并且由于太阳高度角的增加,晴天太阳红斑紫外线的最大剂量率平均出现时间为当地正午前后约10 min。在理论上,从冬至起西藏晴天太阳红斑紫外线强度逐日升高,夏至或夏至附近达到最高值,但是由于西藏夏季晴天少,西藏晴天太阳红斑紫外线强度峰值实际上出现在3月底。研究发现,在冬至到夏至变化区间,珠峰地区(定日)、拉萨和林芝的晴天太阳红斑紫外线当日最大剂量率分别为113.40~343.10 mW·m -2, 85.26~344.2 mW·m -2和62.78~197.10 mW·m -2,而最大日总剂量分别为7181.00 J·m -2,7623.00 J· m -2和3994.00 J·m -2,这说明拉萨和珠峰地区(定日)的太阳紫外线使人体极易出现皮肤红斑现象。

采用光子灯笼作为模式复用/解复用器,搭建了6×6的模分复用通信实验系统,利用6个模式作为独立传输信道,采用相位调制-相干检测的方式,通过离线信号处理,在10 km少模光纤的传输条件下实现了6×8.5 Gbit/s信号的良好传输。实验结果表明:当LP01、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b、LP02模式的接收功率分别为-37.84 dBm、-36.47 dBm、-36.20 dBm、-35.27 dBm、-35.37 dBm、-35.79 dBm时,各路信号的误码率均可达到10 -3以下。

针对模式相关损耗(MDL)较大时最小均方误差(MMSE)算法无法有效实现模分复用系统(MDM)解复用的问题,提出了一种基于串行干扰消除(SIC)的MMSE解复用方法,以实现近似最大似然(ML)检测的性能。该方法通过消除大功率信号对其他各路信号的干扰达到补偿MDL的目的,再利用MMSE算法恢复源信号。对6×6的MDM系统进行了解复用,仿真结果显示,相比于MMSE算法,所提方法在不同耦合强度、有/无MDL下都能有效改善系统性能,且计算复杂度与MMSE算法的近似相同。当光纤传输距离为1200 km、差分模群时延(DMGD)为9 ps/km、耦合强度为-5 dB时,相较于MMSE算法,SIC-MMSE算法的光信噪比改善了3 dB。

在采用球填充理论生成八维调制格式的基础上,提出了一种基于八维调制格式的变速率方法。与当前变速率实现方法相比,该方法仅通过自适应地切换调制格式符号集即可实现更为精细的谱效率调整。仿真结果表明,这种基于八维调制格式的变速率方法可以自适应地实现谱效率的灵活切换,谱效率的调节粒度为0.25 bit。在符号速率为7 GBaud的条件下,比特速率的自适应范围为28~84 Gb·s ^-1。这种变速率方法可为弹性光网络提供精细的谱效率及比特速率的调整。

在少模光纤的模分复用(MDM)系统中,少模光纤之间的熔接不可避免。精确测量少模光纤熔接点处的模式耦合,可以为评估熔接质量和定位系统故障提供可靠依据。基于背向瑞利散射原理,分析了少模光纤熔接点处模式耦合特性,基于光子灯笼结构和光纤环形器建立了少模光纤熔接点耦合测量系统,成功测试了两段3模光纤(长度分别为0.9 km和9.8 km)熔接点处的模式耦合。实验结果表明:当偏移量为1.5 μm和2.0 μm时,熔接点处模式耦合分别为-14.9 dB和-13.9 dB。

建立了一种基于模式选择性光子灯笼型模式复用/解复用器的3×3模分复用通信实验系统, 给出了系统的结构框图并阐述了其工作原理。分别利用模式为LP01、LP11a和LP11b的信号传输信道作为独立信道, 采用强度调制和直接探测系统, 实现了3×4.25 Gbit/s伪随机信号在10 km少模光纤中的良好传输。实验测试了接收信号的波形、眼图和误码率。实验结果表明: 当接收功率分别为-19.1 dBm、-15.8 dBm、-16.6 dBm时, 模式为LP01、LP11a和LP11b三路信号的误码率均可达到10-3。

少模光纤的模式耦合引起模分复用(MDM)系统传输性能劣化, 是造成MDM技术难以在实际中大规模应用的主要因素之一。精确测量少模光纤模式耦合系数和量化分析模式耦合与系统性能之间的关系, 可以为系统的损伤补偿提供可靠依据。分析了当前少模光纤模式耦合测量方法的利弊, 并基于背向瑞利散射原理建立了一种模式转换器/解复用器和光纤环形器结构的少模光纤模式耦合测量系统, 通过与多输入多输出功率分析的测量结果进行对比, 验证了所提系统的测量性能。实验结果表明, 所提系统较好地实现了对9.8 km少模光纤模式耦合分布的测量, 且测量结果稳定。

利用基于多输入多输出算法的无约束频域均衡(FDE)对6×6模分复用(MDM)系统进行解复用, 以消除模式耦合和差分模时延等损伤对信号的影响。分别用无约束频域最小均方(FD-LMS)算法和无约束频域恒模算法(FD-CMA)对MDM系统进行解复用, 验证了无约束FDE的解复用效果; 并将无约束FD-LMS算法及FD-CMA的均衡性能分别与有约束FD-LMS算法及FD-CMA进行对比。仿真结果显示, 无约束FDE的解复用性能与有约束FDE相近, 但其在计算复杂度方面优势明显。

为了提高系统的传输容量和传输性能，提出了基于高维调制的模分复用通信技术。通过搭建的基于高维调制的模分复用系统，仿真分析了4b4D和8b8D高维信号在不同光信噪比、传输距离和模式耦合系数条件下的传输性能，并与传统的谱效率相同的二维调制信号QPSK进行了对比。实验结果表明，在目标误码率下，4b4D信号和8b8D信号所需信噪比分别比QPSK信号降低了2和4dB，传输距离分别比QPSK信号增加了20和40km。可见，随着信号维度的增大，信号的抗噪声性能及抗色散性能越好。此外，实验结果表明模式耦合对误码率的影响也随着信号维度的增加而减小。

运用多通道盲最小均方（MBLMS）算法对2×2模分复用（MDM）系统进行解复用，阐述了基于非高斯性最大化的MBLMS算法原理，分析了此算法的解复用性能，并与基于数据辅助的最小均方（LMS）算法进行了比较。仿真结果表明：MBLMS算法在无需数据辅助的条件下能够实现卷积混合信号的盲分离，其解复用性能与基于数据辅助的LMS算法相当，且收敛速度比基于数据辅助的LMS算法提高了33.3%。