Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100094, China
We introduce an all-optical approach, optical parametric amplification (OPA) processor to suppress the impact of Sun outage in laser satellite communication systems, which is implemented by only one nonlinear semiconductor optical amplifier driven by both electrical and optical pumps. The optimized OPA processor, with a current of 539 mA and a pump-to-signal ratio of 16 dB, could significantly improve the signal quality by 3.5 dB in experiments for the elevation angle of Sun radiation of 0 rad. The signal quality improvement is observed in the whole range of the elevation angle, confirming the effectiveness of the proposed OPA processor in the field of Sun radiation mitigation.
nonlinear optics Sun outage laser satellite communication Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020602
1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学网络空间安全学院，湖北 武汉 430074
3 北京遥测技术研究所，北京 100094
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
针对低轨卫星激光通信实时化、低功耗的应用场景，为了解决独立时钟源及传输信道复杂等问题，对时钟恢复算法和前向纠错码进行了改进与优化，实现了资源占用低、时延低且功耗为0.129 W和1.199 W的实时化全数字时钟恢复算法和低密度奇偶校验（LDPC）编译码。搭建了桌面演示系统，成功演示了二进制相移键控（BPSK）调制/相干探测、通信速率为1.024 Gbit/s的实时空间光传输，其中时钟误差约为1.50×10-4。
低轨卫星 相干光通信 实时 低功耗 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106003
大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
提出了一种基于受激布里渊散射和耦合型双环的可调谐光电振荡器.该光电振荡器将受激布里渊散射和耦合型双环结构相结合, 利用受激布里渊散射的窄带增益谱选择振荡频率, 实现微波信号的频率可调谐.通过耦合型双环结构, 有效地抑制了微波信号的边模, 降低了微波信号的相位噪声, 提高了微波信号的频率和功率稳定性.实验结果表明, 该结构的光电振荡器可以产生2 GHz到18 GHz的微波信号, 边模抑制比优于60 dB, 相位噪声在10 kHz频偏处低于-95 dBc/Hz, 在实验室环境下10 GHz微波信号30 min内频率漂移小于0.3 ppm, 功率漂移低于0.2 dB.
光电振荡器 受激布里渊散射 耦合型双环 边模 相位噪声 稳定性 Optoelectronic oscillator Stimulated Brillouin scattering Coupled dual-loop Side mode Phase noise Stability
1 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
3 上海卫星工程研究所, 上海 200240
4 上海利正卫星应用技术有限公司, 上海 200240
掠入射X射线聚焦望远镜的支撑框架结构设计是望远镜研制的关键技术之一。国内规划中的XTP卫星低能聚焦望远镜拟采用基于超薄玻璃的X射线聚焦望远镜方案, 针对望远镜样机严苛的光学和力学性能要求, 经过结构选型优化, 设计了一种一体化的六边形桶式望远镜支撑结构。利用有限元软件对支撑结构进行了模态分析和频率响应分析, 并与力学实验进行了对比验证。结果表明, 该支撑结构具有较大的结构刚度, 望远镜结构在发射环境下不会发生破坏性改变, 满足力学性能要求。该支撑框架结构简洁、装配精度高, 具有良好的工艺性, 为望远镜的研制提供了参考。
掠入射X射线望远镜 结构设计 力学分析 振动试验 grazing incidence X-ray telescope structure design mechanical analysis vibration test 红外与激光工程
2018, 47(4): 0418002
大连理工大学 物理与光电工程学院,辽宁 大连 116023
提出了一种利用分布反馈DFB(Distributed Feedback laser)激光器的非线性对射频光传输系统动态范围进行优化的方案。实验研究了半导体分布反馈激光器的非线性,基于实验结果分析了DFB激光器的偏置电流与线性性能的关系。在此基础上建立了对马赫曾德外调制(Mach-Zehnder modulator,MZM)射频光传输系统线性优化方案。实验结果表明,该实验系统有效抑制了系统三阶交调量,系统的动态范围得到改善,当输入射频信号中心频率4 GHz,双音号间隔10 kHz时,三阶交调失真抑制23.1 dB,无杂散动态范围提高8.68 dB。
分布反馈激光器 三阶交调 微波光纤传输 无杂散动态范围 distributed feedback lasers third order intermodulation radio-over-fiber spurious-free dynamic range 红外与激光工程
2016, 45(8): 0806004
1 长安大学 建筑工程学院，陕西 西安 710061
2 哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090
针对我国待建的110 m全可动射电望远镜(QTT)的工作特点，以提高主反射面精度为目标，以最佳吻合抛物面为拟合标准，分析了传统结构方案致使精度较低的本质原因为反射体变形不均匀，主要源于如下三方面：主反射面存在集中荷载作用、背架结构支承方案不合理、背架结构体系空间受力性能不佳。基于此，改变副反射面撑腿坐落位置，对背架结构采用三角锥、四角锥相结合的网架式结构方案，并对其引入一种高度极对称的伞撑式支承方案。最终提出的全可动望远镜结构总体方案显著提高了主反射面精度，其RMS最大值可降至0.306 mm；相较目前世界最大的全可动射电望远镜GBT而言，其反射面积增大了10%，精度提高了12.6%，自重降低了40%，其研究成果达到国际先进水平。
结构方案 全可动射电望远镜 主反射面精度 背架结构 极对称 structural scheme fully-steerable radio telescope main reflector precision back frame structure polar symmetry
1 长安大学建筑工程学院，陕西 西安 710061
2 哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090
全可动射电望远镜结构工作时需要在两个方位进行变位旋转，其迎风姿态多样、反射面风压分布复杂。为掌握反射面结构风荷载分布特性及获取相应的荷载取值，选取了待建的新疆110 m (F/D=0.3)望远镜反射面结构为切入点，首先采用计算流体力学软件FLUENT，对其表面平均风压分布进行数值模拟，并展开相应的风洞试验研究，来验证CFD模拟反射面平均风压分布的有效性。通过对比数值模拟与试验结果，揭示出旋转抛物反射面的风荷载特性。随后以数值模拟为研究手段，对其他若干反射面结构进行基于望远镜变位过程的全方位分析，给出不同口径、不同焦径比的反射面风荷载特性分析结果，为日后旋转抛物反射面抗风设计提供较为充分的资料。
迎风姿态 刚性模型 风洞试验 风荷载特性 upwind postures rigid model wind tunnel test wind load characteristics
1 哈尔滨工业大学(威海) 土木工程系, 山东, 威海 264209
2 哈尔滨工业大学 土木工程学院, 黑龙江, 哈尔滨 150090
3 中国建筑股份有限公司 技术中心, 北京, 101300
在最不利气候条件下(7月15日)研究了上海65 m射电望远镜的非均匀温度场及其效应, 以掌握其主反射面面型精度在不同风速下受非均匀温度场的影响规律。研究了考虑构件尺寸效应的空气对流、天空辐射以及地面辐射等温度场关键影响因素的计算方法, 并建立了温度场分析的有限元模型; 对3种典型风速下的非均匀温度场进行分析, 并将所得到的非均匀温度场施加到主反射面上, 研究了不同风速下反射面精度受非均匀温度场的影响规律, 即各节点实际坐标拟合抛物面误差均方根(RMS)随时间的变化规律。结果表明: 在年平均风速3.2 m/s条件下, 射电望远镜结构的RMS最大值为0.44 mm。当风速由1.0 m/s增大到10.0 m/s时, RMS最大值由0.56 mm减小到0.35 mm, 且风速越大非均匀温度场对反射面精度的影响越小。该研究成果可为此类望远镜结构的温度场监测、传感器布设、以及热变形控制措施的选取提供参考信息。
射电望远镜 非均匀温度场 型面精度 时程分析 radio telescope non-uniform temperature field surface precision transient analysis
