复旦大学通信科学与工程系和电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
提出了一种基于光学外调制器倍频产生W波段线性调频（LFM）信号并用于高分辨率测距的新方案。通过光调制器将来自任意波形发生器（AWG）的LFM信号调制到光载波的边带上，利用光电探测器（PD）拍频完成光电转换，从而产生四倍频W波段LFM信号，其中心频率与带宽均为原始LFM信号的四倍。发射上述宽带LFM信号对相距为50 cm的2个目标分别测距，测量结果为48.8 cm，误差为1.2 cm。为进一步验证实验的可靠性，调整2个目标的距离为40 cm，测量结果为38.9 cm，误差为1.1 cm。该系统克服了难以直接在电域产生高频信号的“电子瓶颈”，通过光子辅助产生宽带LFM信号实现了高分辨率感知测距，为未来超高分辨率的线性调频连续波雷达系统提供了一种解决方案。
微波光子学 雷达测距 光子辅助倍频 线性调频连续波 W波段 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0906006
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Abstract
Key Laboratory of Specialty Optics and Optical Access Networks, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
In this paper, we demonstrate a high-sensitivity and real-time heterodyne coherent optical transceiver for intraplane satellite communication, without digital-to-analog converter (DAC) devices and an optical phase lock loop (OPLL). Based on the scheme, a real-time sensitivity of -49 dBm is achieved at 5 Gbps QPSK. Because DAC is not needed at the transmitter, as well as OPLL at the receiver, this reduces the system cost. Furthermore, the least required Rx ADC bit-width is also discussed. Through theoretical analysis and experimental results, our cost-effective transceiver satisfies the scenario and could be a promising component for future application.
real-time coherent transceiver heterodyning intraplane satellite optical communication Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030601
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Abstract
Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
We experimentally built a photonics-aided long-distance large-capacity millimeter-wave wireless transmission system and demonstrated a delivery of 40 Gbit/s W-band 16-ary quadrature amplitude modulation (QAM) signal over 4600 m wireless distance at 88.5 GHz. Advanced offline digital signal processing algorithms are proposed and employed for signal recovery, which makes the bit-error ratio under . To the best of our knowledge, this is the first field-trial demonstration of W-band 16QAM signal transmission, and the result achieves a record-breaking product of wireless transmission capacity and distance, i.e., 184 (Gbit/s)·km, for high-speed and long-distance W-band wireless communication.
millimeter-wave communication digital signal processing W-band photonics-aided technique Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 103901
1 复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
2 复旦大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200433
3 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏 南京 211111
4 西安邮电大学, 陕西 西安 710121
在光子辅助的W波段通信系统中,利用概率整形技术,实验验证了概率整形的八进制脉冲幅度调制(PS-PAM8)信号在太赫兹空芯光纤中的有线传输。采用包络检测的方案,在97~105 GHz的W波段上成功实现了5.75 GBaud的PS-PAM8信号在1 m空芯光纤上的传输。实验中的净传输速率可达13.63 Gbit/s, 满足2.4×10 -2的20%开销的软判决前向纠错码阈值。该实验结果证明了THz空芯光纤作为一种新型的W波段高速传输介质的潜力。
光通信 脉冲幅度调制 概率整形 光载无线 空芯光纤 光学学报
2021, 41(24): 2406003
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Abstract
Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves, Fudan University, Shanghai 200433, China
A novel scheme of photonic aided vector millimeter-wave (mm-wave) signal generation without a digital-to-analog converter (DAC) is proposed. Based on our scheme, a 20 Gb/s 4-ary quadrature amplitude modulation (4-QAM) mm-wave signal is generated without using a DAC. The experiment results demonstrate that the bit error rate (BER) of 20 Gb/s 4-QAM mm-wave signal can reach below the hard-decision forward-error-correction threshold after a delivery over 1 m wireless distance. Because the DAC is not required, it can reduce the system cost. Besides, by using photonic technology, the system is easily integrated to create large-scale production and application in high-speed optical communication.
photonic aiding millimeter-wave digital-to-analog converter Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 011101
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
为了获得高精度、高光洁度和高质量的随形水路模具, 达到良好冷却效果。采用HANS M160选区激光熔化(SLM)设备对1.270 9模具钢粉末进行单因素试验法探究重复扫描次数、扫描偏置对成形质量的影响, 并对比添加激光轮廓参数后对成形质量的影响。结果表明, 当激光功率150 W、扫描速度1 150 mm/s、扫描间距50 μm、铺粉层厚为30 μm, 轮廓扫描次数为1次、扫描偏置为0 mm时, 此时的输入能量密度为86.96%, 可以获得硬度367 HV0.1, 侧面粗糙度5.69 μm, 致密度高达98.61%。经过试验验证, 添加激光轮廓参数能改善制件的成形质量。
选区激光熔化 模具钢 表面粗糙度 随形水路 selective laser melting die steel surface roughness conformal cooling channels
1 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
为了获得激光整形的高精度青铜结合剂成形砂轮, 采用高像素相机、双远心镜头、背光源、数控机床和光纤激光器为主要的硬件, 分析了切向整形的过程和检测需求, 采用磨削复映法的视觉检测方式, 结合数字图像处理技术设计了标准轮廓建立、双模板匹配定位、修整补偿等关键算法; 设计了防护机械结构, 搭建了一套高精度成形砂轮轮廓检测激光切向整形系统。以V形槽整形试验为例, 经过粗修整和补偿加工后V型槽的偏差值在17 μm以下, 并实现几何形状参数误差在5%以内。试验表明, 该系统可以实现砂轮几何形状轮廓与尺寸的准确检测, 通过补偿整形能够有效且快捷的获得高整形精度。
高精度 激光切向整形 成形砂轮 图像处理 high precision laser tangential shaping forming grinding wheel image processing
1 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
针对青铜金刚石砂轮V形凹面修整困难的问题, 利用光纤激光切向整形法, 得到修整青铜金刚石砂轮V形凹面新的技术方法。在分析激光切向整形作用机理的基础上, 确定关键激光工艺参数。采用超景深三维显微镜检测磨削后的石墨板, 间接采集V形凹面砂轮的特征。研究不同激光工艺参数对V形凹面修整效率的影响规律, 及不同重叠率对青铜金刚石砂轮V形凹面的几何特征参数的影响规律。研究结果表明, 激光平均功率与激光光斑重叠率对修整效率影响较大, 近似呈正比例关系; 合适的重叠率有利于减小形状误差PV值(最小形状误差PV值为36 μm); 相比激光扫描轨迹线重叠率, 激光光斑重叠率对修整后成形角度和V形凹面尖角半径值影响更大, 激光光斑重叠率越大, 成形角度与V形凹面尖角半径值越大; 修整后砂轮形状误差均可控制在5%以内, 初步验证了脉冲激光切向修整V形凹面青铜金刚石砂轮的可行性。
激光烧蚀 V形凹面 脉冲光纤激光 青铜金刚石砂轮 laser ablation V-shaped concave surfaces pulsed fiber laser bronze-bonded diamond grinding wheel
1 湖南大学 激光研究所, 长沙 410082
2 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082
为了使光纤激光在线选择整形金刚石砂轮达到理想的整形精度, 采用计算机、CCD传感器、PCIe-6361型数据采集卡为主要硬件, LabVIEW作为上位机软件开发工具搭建了一套光纤激光在线整形金刚石砂轮系统。该系统不仅可以实现金刚石砂轮的激光在线整形, 而且可以在短时间内实现对砂轮表面轮廓的高精度测量和数据存储。结果表明, 通过对砂轮的轮廓测量, 设定金刚石砂轮的整形阈值为38.23μm, 采用功率35W、重复频率50kHz的光纤激光整形金刚石砂轮, 整形后砂轮高点的高度值基本上控制在38μm以下。该系统设计能满足金刚石砂轮的整形要求。
激光技术 在线整形 三角测量 整形阈值 laser technique online shaping triangulation measurement trim threshold
复旦大学 信息科学与工程学院 通信科学与工程系, 上海 200433
基于FTN(超Nyquist)方案是一种高频谱效率传输方案.文章总结了目前国际上最新的基于FTN传输方案:级联多模盲均衡FTN、数字FTN和SOFTN(软输出FTN).其中,级联多模盲均衡FTN方案能有效地抑制噪声和信道间串扰,数字FTN方案能有效地简化系统结构,而SOFTN方案的频谱效率最高.对这三种方案的性能和原理进行了详细分析和比较,以期作为未来长距离、大容量光纤通信系统设计的依据.
超Nyquist信令 频谱效率 数字超Nyquist 软输出超Nyquist FTN signaling spectral efficiency digital FTN SOFTN
