1 燕山大学信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤和光纤传感器重点实验室，河北 秦皇岛 066004
针对基于传统马赫-曾德尔干涉仪的差分相移键控（DPSK）解调系统对光源相干性的要求高、臂长差和码速失配容忍度低、容易受到振动和温度的影响等问题，提出了一种基于新型马赫-曾德尔干涉结构的DPSK解调系统，采用光信号两次经过马赫-曾德尔干涉结构、参考臂和干涉臂之间相对延时1 bit干涉的方式实现了DPSK信号的解调。通过仿真和实验相结合的方法验证了新型解调系统的原理正确性及其性能。在系统Q值大于7的情况下，新型解调系统臂长差和调制码速率之间的失配因子容忍区间达到了0.25~1.73，其中Q值下降小于3 dB 的区间达到了0.79~1.09。最后通过DPSK调制与解调实验以及温度稳定性验证实验证明了：在采用宽带光源（臂长差大于光源相干长度）的条件下，新型解调系统能够实现DPSK信号解调，降低了对光源相干性的要求，并且在0~70 ℃的环境中系统Q值在10以上，证明了系统具有较好的温度稳定性。
光通信 新型马赫-曾德尔干涉结构 差分相移键控调制与解调 臂长差失配 温度 光源线宽
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
研究了一种可实现开环光纤陀螺大动态范围测量的正交解调算法。对干涉信号每周期间隔π/6进行直接采样，得到12个离散点进行相位解调，并利用条纹计数方法实现了开环光纤陀螺的大动态范围测量。详细分析了开环光纤陀螺系统相位调制器驱动信号、干涉信号采样相位误差与正交解调算法解调误差之间的关系。利用抽取的12个采样点构建调制深度误差EM和调制初始相位误差EW评价参数，并对正弦调制信号参数进行反馈控制，保证解调精度。结果表明，为使开环光纤陀螺的相位解调误差在±10-6 rad（标度因数为1.134 s，陀螺输出角速度误差为±0.18（°）/h）内，正弦调制信号的调制频率fe误差需小于±0.072%（97.31 kHz），电压峰峰值Vπ误差需小于±0.1%（3.654 V），调制初始相位误差需小于±16.226 mV，调制深度误差需小于±12.483 mV，数字采样相位误差需小于5.625×10-4 rad。
光纤光学 开环光纤陀螺 调制解调 动态范围 解调误差 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1706004
1 上海理工大学 生物医学工程研究所，上海 200093
2 浙江大学 杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
针对太赫兹被动成像系统前端功率探测器内部引入的低频噪声（1/f噪声）对成像精度的影响较为明显的问题，设计了一种高灵敏度调制解调系统来降低低频噪声对成像的干扰。通过控制外部信号源使功率探测器在正常工作与饱和状态之间快速切换，实现对目标信号的调制，从而将目标信号的频率调制到高于功率探测器引入的低频噪声频段以便将低频噪声滤除，进而降低该低频噪声对后续成像质量的影响。通过MATLAB软件仿真，可模拟出信噪比(SNR)为31.17 dB的功率探测器输出信号，同时通过对目标信号调制解调，目标信号的信噪比被提高到了268.13 dB。通过对所设计的高灵敏度调制解调系统实际测试，可得目标信号的信噪比由4.22 dB提高到了301.88 dB。研究结果表明，该高灵敏度调制解调系统能有效降低太赫兹探测器内引入的低频噪声对后续成像质量的影响。
太赫兹被动成像 调制解调 低频噪声 terahertz passive imaging modulation and demodulation low frequency noise
1 网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111
2 南京大学超导电子学研究所，江苏 南京 210023
3 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部，北京 100094
针对无线光通信中的收发技术，从空间光通信和水下光通信两方面梳理相关的研究进展，根据不同场景从通信波段、调制方式、光电探测器三个方面总结无线光通信收发技术的发展趋势，分析单光子探测在无线光通信中的应用前景，并报道了本研究组将串联型超导纳米线单光子探测器应用于空间光通信取得的结果，为相关研究工作的开展提供借鉴和思路。
光通信 无线光通信 空间光通信 水下光通信 光电探测器 单光子探测 调制解调 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0500001
南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏 南京 210094
为了提高激光干涉测量法的抗干扰能力，提出幅度调制激光干涉测量法。使用可调谐半导体激光器的高频调谐特性对激光信号进行幅度调制，通过水表面反射光与参考光的干涉来获取水下声场的信息，采用锁相放大解调制法实现激光干涉水下声信号的准确反演。对幅度调制激光干涉水下声信号特征进行模拟，搭建基于光纤耦合式的激光干涉水声测试系统，采用10 kHz的调制频率驱动中心波长为1405 nm的尾纤输出可调谐半导体激光器，并对水下声信号进行测量。结果表明，所提方法能够有效提取水下不同频率和不同强度声信号的振动特征，在频率为2 Hz的脉冲噪音的干扰条件下，相较于传统激光干涉测量法，所提方法测量的信噪比提高了10 dB以上，增强了水声测量的抗干扰能力。
测量 激光干涉 水下声信号 光纤光路 调制解调 频谱分析 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0912006
谐振式光纤陀螺(RFOG)是基于Sagnac效应产生的顺时针光路与逆时针光路的谐振频率差来测量旋转角速率的光学传感器。由于Sagnac效应极为微弱,RFOG常采用信号调制解调技术提高检测精度。首先介绍了基于正弦相位调制解调的RFOG的基本原理及衡量其性能的主要指标,详细推导了基于正弦相位调制解调的RFOG系统受散粒噪声制约的理论角度随机游走(ARW)的表达式,分析了调制参数包括调制频率和调制系数对理论ARW的影响。研究表明,在给定的激光功率及光纤环形谐振腔条件下,存在一组最佳的调制参数和解调相位,用于实现ARW的最小化。以直径为12 cm、总长为29 m、测试清晰度为14.7的光纤环形谐振腔搭建了实际RFOG系统,当调制频率分别为1 MHz、600 kHz、240 kHz时,测试得到的陀螺ARW分别为0.0124,0.0072,0.0052 (°)·h -1/2。
光纤光学 谐振式光纤陀螺 Sagnac效应 正弦调制解调 角度随机游走
1 南昌航空大学 江西省光电检测技术工程实验室，南昌 330063
2 南昌航空大学 无损检测与光电传感技术及应用国家地方联合工程实验室，南昌330063)
在可见光语音视频的实时传输中，系统对速率要求较高。为了降低传输速率，在发送端利用现场可编程门阵列(FPGA)调制模块分别采集视频数据和语音数据，然后加载至对应的发光二极管(LED)驱动电路，将2路LED发出的光同时投射到光电探测器上；接收端根据光/电转换之后的电压信号进行强度判别，分离出语音数据和视频数据，分别传输至对应的终端。实验证明该系统在传输速率相对较低的情况下可以进行实时语音视频的传输。
可见光通信 信号强度 调制/解调 现场可编程门阵列 混合传输 visible light communication signal intensity modulation and demodulation field programmable gate array hybrid transmission
大连大学 信息工程学院, 辽宁 大连 116622
在现代战争中, 飞行器之间通信的隐蔽性是飞行器完成打击、侦查等任务的关键因素。如何提高系统的抗截获性能成为军用通信系统设计的关键问题。研究了低截获系统相关理论在通信波形设计方面的应用, 提出用“截获距离”和“低截获品质因数”来衡量通信系统的抗截获性能; 分析了影响系统抗截获性能指标的因素和提升系统抗截获性能的途径。以此为基础研究了不同调制解调方式、信道编码方式以及跳频参数对通信系统抗截获性能的影响; 建立了抗截获通信系统仿真模型, 分析了该系统的截获距离、品质因数和误码率; 最终得到截获距离小于通信距离的通信系统。仿真结果验证了方法的有效性, 为低截获通信系统的设计提供了参考。
通信波形 低截获 调制解调 信道编码 跳频 communication waveform low intercept modulation and demodulation channel coding frequency hopping 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 61
