Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
High-precision angle measurement of pulsars is critical for realizing pulsar navigation. Compared to visible light and radio waves, the wavelength of X-rays is incredibly short, which provides the possibility of achieving better spatial resolution. However, due to the lack of applicable X-ray apparatus, extracting the angle information of pulsars through conventional X-ray methods is challenging. Here, we propose an approach of pulsar angle measurement based on spatially modulated X-ray intensity correlation (SMXIC), in which the angle information is obtained by measuring the spatial intensity correlation between two radiation fields. The theoretical model for this method has been established, and a proof-of-concept experiment was carried out. The SMXIC measurement of observing angles has been demonstrated, and the experimental results are consistent with the theoretical values. The potential of this method in future applications is discussed, and theoretically, the angular measurement at the level of micro-arcsecond can be expected. The sphere of pulsar navigation may benefit from our fresh insights.
pulsar measurement X-ray measurement intensity correlation spatial modulation Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 043401
兰州理工大学计算机与通信学院,甘肃 兰州 730050
针对现有光空间调制传输速率和频谱效率低的问题,提出了一种超奈奎斯特速率光空间脉冲位置调制(OSPPM-FTN)方案。推导了Gamma-Gamma湍流信道下该方案最大似然检测时的平均误码率上界,并与已有光空间脉冲位置调制(OSPPM)系统进行了性能对比。在此基础上,针对OSPPM-FTN发送信号的特点,提出了一种多分类神经网络(MNN)信号译码器,以大幅降低计算复杂度。最后,采用蒙特卡罗方法进行了仿真。结果表明,随着加速因子的减小,所提系统的频谱效率和传输速率有明显提升,其代价是信噪比(SNR)损失。当加速因子为0.9时,相比于传统(4,4,4)-OSPPM,所提系统的频谱效率和传输速率分别提升了17%和5.5%,SNR损失仅为1 dB。同时,采用MNN译码器可逼近最大似然最优译码性能并降低其计算复杂度,当探测器数目为8和16时,计算复杂度分别降低了69.75%和89.95%。
光通信 光空间调制 超奈奎斯特 深度学习 误码率
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度,以测量矩阵条件数作为目标函数,采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析,并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数,在给定的器件误差范围内,对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明,当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时,偏振度测量精度优于0.01的概率为98%,比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。
测量 偏振 空间调制 复合光楔 条件数 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1912003
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
空间调制型偏振检测技术是利用微偏振片阵列、角向或径向偏振片、涡旋波片等器件对光强分布进行空间调制以实现偏振信息测量的一种技术,具有光路结构简单、稳定性好、测量速度快、精度高等优势,在目标探测识别、工业及生化检测等领域具有重要应用。首先,对各种空间调制型Stokes矢量和Mueller矩阵偏振检测技术的工作原理、技术特点进行综述分析;然后,对近年来发展迅速的基于涡旋波片的空间调制型偏振检测技术进行详细阐述,重点对基于涡旋半波片和1/4波片的Stokes偏振仪、基于双涡旋波片的Mueller矩阵偏振仪的工作原理、检测效果和误差校准等内容进行介绍;最后,对空间调制型偏振检测技术的主要发展趋势进行展望。
偏振检测 空间调制 Stokes矢量 Mueller矩阵 涡旋波片 光学学报
2023, 43(17): 1712004
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于空间振幅调制的偏振测量技术,通过由复合光楔和检偏器组成的偏振调制模块将入射光偏振信息调制到空间维,再结合色散模块能够在单次测量中同时获取目标的偏振信息和光谱信息。首先,介绍了系统测量原理,推导出系统调制和解调方程。然后,通过对解调方程的分析,证明了系统具有区分不同偏振态入射光的能力,评估了检偏角对测量结果的不确定度和系统调制效率的影响。最后,给出了系统空间维和光谱维的定标方法,利用系统原理样机进行了偏振测量实验。实验结果表明,系统偏振度测量误差小于0.060,斯托克斯参数Q、U、V的测量误差分别小于0.052、0.035、0.057,测量结果说明了理论分析的正确性。
测量 偏振 空间调制 复合光楔 光学学报
2023, 43(12): 1212007
大连海事大学 信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
为提高室内可见光通信系统传输性能, 提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想, 在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号, 在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式, 仿真验证了解析式的准确性, 探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 频谱效率相同时, GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。
可见光通信 广义空间调制 数字脉冲间隔调制 无载波幅度相位调制 误帧率 visible light communication generalized spatial modulation digital pulse interval modulation carrierless amplitude phase modulation frame error rate
西安工业大学电子信息工程学院,陕西 西安 710021
针对传统光空间调制(OSM)传输速率低、发射天线数必须是2的整数次幂等缺陷,提出了一种光广义空间调制(OGSM)方案。该方案通过同时激活多根发射天线并结合多相制调制方式来提高传输速率。在此基础上引入基于范数的天线选择算法,在可见光通信(VLC)情形下,通过选取信道范数最大的子信道传输信息,降低了信号间干扰,改善了误码性能。利用分段式界理论推出了多输入多输出(MIMO)信道下的误码率理论上界。结果表明:当误码率达到10-4时,采用基于范数的天线选择算法,光广义空间调制系统信噪比提升了3.1 dB;与3根接收天线的方案相比,4根接收天线的方案信噪比减少了8.4 dB。当误码率达到10-3、激活天线数为2根时,正交振幅调制、脉冲振幅调制、正交相移键控与二进制相移键控相比,传输速率按每信道比特数计都增加了2,信噪比分别增加了0.7 dB、3.2 dB、5.1 dB。总之,通过增加调制阶数和接收天线数,光广义空间调制系统提升了传输速率,改善了误码性能。
光通信 光空间调制 光广义空间调制 信道范数 分段式界理论 误码率 中国激光
2022, 49(23): 2306001
1 浙江大学物理学院量子信息交叉中心,浙江 杭州 310027
2 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
3 浙江省量子技术与器件重点实验室,浙江 杭州 310027
4 浙江大学光电工程学院,浙江 杭州 310027
纳米材料的表征是纳米技术应用和发展的基础,特别是测量单个纳米颗粒的光谱近年来引起了广泛关注,它可以排除平均效应从而对其本身及周围环境进行精确的定量分析。为此多种近场或远场探测纳米颗粒的方法被提出,其中空间调制测量(SMS)技术可以对消光截面谱的绝对大小进行高信噪比的测量。本文着重介绍SMS技术的调制方式、发展历程、应用以及最新研究进展,并对该技术在未来的应用前景进行展望。
仪器,测量与计量 单个纳米颗粒 消光截面 信噪比 空间调制测量技术 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1700001