1 南开大学 电子信息与光学工程学院, 天津 300350
2 南开大学 现代光学研究所, 天津 300350
3 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海), 广东 珠海 519000
为提高多口径发射的自由空间光通信系统性能, 以“海洋高速通信网络关键技术研究与验证”项目为背景, 提出了平均误码率(BER)的解析表达式。通信系统采用典型的强度调制直接探测(IMDD), 工作在由指数威布尔(EW)分布模型描述的湍流环境中。分析了系统在不同信道参数下的孔径平均效应, 以及不同发射口径数和通信速率对平均BER的影响。仿真结果表明: 低通信速率下多口径发射系统具有良好的湍流抑制能力, 高通信速率下不同发射口径的到达时间差会增加通信系统的误码概率。
自由空间光通信 大气湍流 多口径发射 指数威布尔分布模型 free space optical communication, turbulent atmosp
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 北京空间机电研究所, 北京 100094
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
4 光驰科技(上海)有限公司, 上海 200444
为提高弯月透镜表面的膜厚均匀性,对三级公自转行星系统中弯月透镜表面进行了膜厚均匀性的研究。构建了三级公自转行星盘的运动轨迹方程,并根据膜厚计算公式,建立了与三级盘倾角、公转半径有关的弯月透镜表面相对膜厚分布模型,采用电子束蒸发和离子束辅助沉积技术对分布模型进行了实验验证。此外,根据多次实验结果优化三级公自转行星系统结构参数,以提高弯月透镜表面的膜厚均匀性。实验结果表明,在未使用修正挡板技术的情况下,当公转半径为650 mm、倾角为60°时,可将弯月透镜凸面表面膜厚均匀性控制在±2.45%以内。
薄膜 三级公自转行星系统 相对膜厚分布模型 弯月透镜 膜厚均匀性 光学学报
2022, 42(10): 1031002
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环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001
为保障大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)二级反演数据的有效性和可靠性,需长期监测仪器在轨辐射定标准确性和稳定性。首先,根据EMI在轨测量的太阳光谱和星下点辐亮度,计算了南极洲和格陵兰岛永久冰雪地面选定数据区域的表观反射率时间序列,并建立了太阳天顶角和表观反射率的4阶双向反射分布函数(BRDF)模型。然后,利用4阶BRDF模型对2018~2020年的表观反射率数据序列进行归一化处理,得到了表征EMI定标准确性和稳定性的指标。结果表明,基于BRDF模型得到的表观反射率预测值与实测值相关系数高于0.9;用BRDF模型对表观反射率进行归一化处理后,得到的仪器辐射定标不确定度范围为2%~5%;UV2、VIS1通道两年总衰减的范围为-0.5%~0.5%,VIS2通道的两年总衰减约为1.9%,即EMI在轨运行两年间的辐射响应稳定性较高。
大气光学 大气痕量气体差分吸收光谱仪 大气表观反射率 双向反射函数分布模型 辐射定标精度 辐射定标稳定性
红外与激光工程
2021, 50(6): 20211031
1 空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
2 294638部队，江西 南昌 330000
研究基于解码转发（DF）中继的三跳混合射频/自由空间光/射频（RF/FSO/RF）航空通信链路性能。航空子节点到骨干节点为RF链路，骨干节点之间为FSO链路，并假设三跳中的调制方式相同，RF信道服从Nakagami-m衰落模型，FSO信道服从Exponentiated Weibull大气湍流分布模型。推导了端到端中断概率（OP）和平均误码率（BER）的闭合表达式，分析了大气湍流强度、RF信道衰落系数及不同调制方式对系统OP、平均BER性能的影响。结果表明：在三跳DF中继方式下，最优的OP、BER性能取决于信道质量最差的一跳，二进制相移键控（BPSK）调制误码性能要优于二进制频移键控（BFSK）调制及高阶PSK调制。推导的闭合表达式有利于量化分析链路性能，为系统设计提供参考。
光通信 RF/FSO/RF通信链路 Exponentiated Weibull分布模型 Nakagami-m衰落信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306004
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 国营第二九八厂，云南昆明 650114
对有机电致发光二极管（ Organic Light-Emitting Diode，OLED）微型显示器件进行 90℃、80℃、 70℃的高温贮存试验，获得产品的失效数据。基于威布尔分布模型，采用最小二乘法进行参数估计，对失效数据分析，获得 OLED微型显示器件失效分布函数。应用经典可靠性理论，计算产品在 90℃、 80℃、70℃的特征寿命、可靠寿命及平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）。采用 Arrhenius模型，依据 90℃、80℃、70℃的贮存特征寿命，获得常温下产品的贮存特征寿命。分析结果表明，该方法合理、简便、有效，数据结果可以进一步应用到推导产品常温贮存寿命。
威布尔分布模型 失效分布函数 可靠性 特征寿命 可靠寿命 Arrhenius模型 Weibull distribution model, failure distribution f MTBF
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
研究一种基于选择合并分集的三点协作架构下的混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统链路性能。在该架构下,FSO链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF链路采用Nakagami-m衰落信道模型,推导了系统端到端性能指标的闭合表达式,通过仿真分析湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断概率(OP)、平均误码率(BER)的影响。仿真结果表明:相比单FSO链路通信,混合RF/FSO航空通信具有更好的BER及OP性能;低阶M-PSK调制能有效改善大气湍流对混合RF/FSO航空通信系统的影响;在信噪比高时,合并分集的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制。
光通信 RF/FSO通信系统 协作通信 Exponentiated Weibull分布模型 Nakagami-m衰落信道 平均误码率 中断概率 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210605
1 中国计量大学信息工程学院, 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室, 浙江杭州 310018
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广东广州 510641
3 深海载人装备国家重点实验室, 江苏无锡 214082
本文在涵盖了从弱湍流到强湍流的所有信道条件, 能够表征现有大多数湍流信道的 M分布模型下, 采用 QPSK调制方式研究了多跳相干 OFDM FSO系统的性能。系统在中继辅助链路的发射机和接收机之间使用 DF中继协议。考虑大气湍流、路径损耗以及瞄准误差对大气信道衰落模型的联合作用, 分别推导出系统的中断概率和误符号率的 Meijer G形式的闭合表达式。通过仿真分析了中继链路长度、中继节点数以及子载波个数等关键因素对系统的中断性能和误符号率性能的影响。本研究为中继系统的实际应用奠定了理论基础。
自由空间光通信 正交频分复用 多跳 M分布模型 正交相移键控 free space optical orthogonal frequency division multiplexing multi-hop M distribution model quadra-ture phase shift keying
北京航空航天大学 能源与动力工程学院, 北京 100191
针对现有的宽带k分布模型不适合温度和参与性组分比例剧烈变化的气体的辐射特性计算的问题, 建立了多尺度多线组宽带k分布模型(MSMGWB), 并针对舰用燃气轮机排气系统远程辐射特性计算面临的高温燃气与环境空气热力学参数, 对MSMGWB模型的光谱吸收系数分组进行了优化。一系列一维气体辐射传输算例的计算结果表明: 当高温燃气与低温空气的温度和水蒸气、二氧化碳、一氧化碳摩尔比差别巨大时, 多尺度多线组宽带k分布模型对3~5 ?滋m波段气体辐射传输特性的预测精度远高于原始宽带k分布模型和窄带模型, 并且与灰体固壁保持了很好的兼容性。最后, 对不同相对风速下舰用燃气轮机引射排气系统的流场、固体温度场及其近、远距离红外成像进行了数值计算, 结果表明: 气体重力和燃气中的一氧化碳对其3~5 ?滋m波段红外成像的影响不能忽略。
远距离红外成像 舰船排气系统 多尺度多线组宽带k分布模型 long-range infrared images exhaust system of marine multiscale multigroup wide band k-distribution mod 红外与激光工程
2019, 48(7): 0704001
信息工程大学信息系统工程学院, 河南 郑州 450002;
基于Klein-Nishina(K-N)公式对康普顿散射截面的描述,结合比尔定律,分别计算在物体内部设定的每一个散射点对探测器所有探元造成的散射分布的概率,叠加所有散射点造成的散射分布概率,引入调节系数,求出总散射分布,最后从投影数据中减去散射分布,实现散射伪影的校正。通过仿真和实验验证,该方法能够明显抑制散射造成的杯状伪影与阴影,提高重建图像的质量。
X射线光学 锥束CT 康普顿散射 散射分布模型 散射校正 光学学报
2018, 38(11): 1134001
