1 上海电力大学电子与信息工程学院，上海 201306
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200444
针对DCO-OFDM 系统功率效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题，提出一种联合子载波索引和功率叠加复用（Subcarrier Index-Power Modulated With SuperpositionMultiplexing，SIPM-SPM）的新型信息承载维度，将其应用于非对称限幅光正交频分复用（Asymmetrically Clipped Optical OFDM，ACO-OFDM）系统。该调制技术对高功率子载波采用SPM，添加两个8PSK 和QPSK 编码的复值数据，进一步增加了信号的传输容量，同时ACO-OFDM 系统避免了直流偏置带来的功率损耗。仿真结果显示：在ACO-OFDM 系统中，SIPM-SPM 相较于SIPM（8-PSK/QPSK），信号传输容量提高了28.6%；相较于相同信号传输容量的SIPM（32-PSK/QPSK），在误码率为1.0 × 10-3 时，信噪比增益>2.8 dB，色散容忍度提高了>560 ps/nm，光发射功率动态范围提高了>6.7 dB。这表明将SIPM-SPM 调制应用于ACO-OFDM 系统，具有较好的抗噪声性能和较高色散容忍度，也降低了对发射光功率的需求。
光正交频分复用 数字信号处理 非对称限幅 子载波功率索引 功率叠加复用 optical orthogonal frequency division multiplexing digital signal processing asymmetrically clipped subcarrier index-power modulation superposition multiplexing
上海电力大学电子与信息工程学院, 上海 201306
针对DCO-OFDM(DC-Biased Optical OFDM)系统能量效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题, 提出一种基于子载波索引功率调制(Subcarrier Index-Power Modulated, SIPM)的分层非对称限幅OOFDM(Layered Asymmetrically Clipped Optical OFDM, LACO-OFDM)技术。该技术对高低功率子载波分别采用8-PSK和QPSK低阶星座映射格式, 同时结合LACO技术, 有效避免了直流偏置带来的OFDM系统能量损耗, 增加了信号的传输容量。仿真结果表明：SIPM-LACO-OFDM技术可以在不降低频谱效率的前提下, 提高系统能量效率, 具有更好的误码率性能和非线性容忍度。在25 km SSMF IMDD PON信道下, SIPM-LACO-OFDM系统相较于传统SIPM-OOFDM系统, 在接收光功率上有1.8 dB左右的优势, 为下一代光接入网提供了一种有效的可行性方案。
无源光网络 正交频分复用 子载波索引功率调制 分层非对称限幅 passive optical network orthogonal frequency division multiplexing subcarrier index-power modulation layered asymmetrically clipping
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
2 西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院, 西安 710000
3 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150000
纳秒级脉冲激光对战场中广泛使用的光电传感器构成了严重威胁。光限幅材料在阻止强激光通过的同时, 不影响低能量信号光的通过, 是目前激光防护领域的研究热点。针对可见-近红外波段光电传感器强激光防护应用需求, 在金属酞菁化合物基础上, 基于增强其共轭体系电子云密度的设计思想制备了一种新型高性能光限幅材料--四枯丁苯氧基氯代酞菁铟, 并对其进行了测试表征。瞬态吸收光谱实验表明,四枯丁苯氧基氯代酞菁铟具有很强且长寿命的激发态吸收。光限幅性能测试证明其光限幅启动阈值为8 mJ/cm2, 光限幅阈值为0.06 J/cm2, 损伤阈值大于4 J/cm2,当输入能流达到3 J/cm2时, 光限幅器件透过率下降到6%。由测试结果可以看出, 该材料光限幅启动阈值及光限幅阈值低, 损伤阈值高, 可见-近红外波段线性透过率高, 具有优异的光限幅性能, 在光电系统激光防护中具有较高的应用前景。
光限幅 酞菁 非线性光学 optical limit phthalocyanine nonlinear optics
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 航空光学成像与测量重点实验室，吉林长春130033
在某型面阵分幅步进成像的航空光电载荷中，俯角分幅步进控制系统存在位置给定突变以及电机启停导致机身整体微晃动的问题，使系统调整时间延长超过时序控制并影响成像效果。提出了串级动态复合限幅控制方法，在带有Anti-Windup的主副回路串级控制基础上，根据“一周拍照开始信号”和“位置/速度控制信号”动态规划电压限幅和速度限幅的幅值，实现对步进给定突变的自适应以及根据需要减小机身整体微晃动影响，最终满足载荷时序控制要求。控制实验测试及动态成像实验表明：在该航空光电载荷俯角分幅步进控制系统采用串级动态复合限幅控制后，实现了拍照段步进位置和返程段回位控制的快速性和稳态性能，拍照段位置步进控制的稳态调整时间缩短了26.56%，返程段位置回位控制的稳态调整时间缩短了18.47%。该方法满足载荷时序控制要求，提高了动态成像的横向像移补偿效果。
航空光电载荷 航空相机 限幅 抗饱和 串级控制 airborne optical electronic load aerial camera amplitude limitation anti-windup cascade control 光学 精密工程
2023, 31(13): 1922
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室，重庆 400065
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
针对现有的非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）可见光通信（VLC）系统中信道估计方法存在导频数量过大、精度低、估计效率不高的问题，提出一种基于深度神经网络（DNN）的VLC信道估计方法。利用梯度集中化（GC）方法进行模型优化，并采用端到端的方式跟踪信道信息并恢复失真信号。仿真结果表明：所提方法的误码率（BER）和均方误差（MSE）性能均优于传统方法；在使用较少的导频和省略循环前缀（CP）进行信道估计时，所提方法具有更强的鲁棒性。此外，在DNN训练过程中引入GC方法，可以加快网络的收敛速度，提高其优化能力。
光通信 非对称限幅光正交频分复用 信道估计 深度神经网络
在分层非对称限幅光正交频分复用(LACO-OFDM)中, 采用离散哈特莱变换(DHT)可以弥补采用快速傅里叶变换(FFT)时存在的频谱效率不高的缺陷, 但在接收端多层信号的分离仍存在计算复杂度高的问题。结合DHT-LACO-OFDM信号的时域对称和反对称特性, 提出一种基于时域重构的分层信号接收方法, 在时域把叠加的信号进行分层接收。研究结果表明, 相比于传统的时频域结合的迭代接收方式, 基于时域重构的分层信号接收方法在误比特性能上与传统的迭代接收方式几乎相同, 但计算复杂度约降低为原来的一半。
正交频分复用 离散哈特莱变换 分层非对称限幅光正交频分复用 时域重构 计算复杂度 误码性能 orthogonal frequency division multiplexing discrete Hartley transform layered asymmetrically clipped optical orthogonal time domain reconstruction, computational complexi
1 浙江师范大学 工学院 精密机械研究所，浙江金华32004
2 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室，浙江金华31004
为提高在低频、宽带、高强度及大振幅振动环境下的可靠性，提出一种换向激励式压电振动俘能器，它由拾振器和换能器组成。换能器的振动方向垂直于拾振器振动方向（环境振动方向），振动方向的转换通过磁力换向结构实现，换向结构使响应振幅不随外部激励的增加而一直增加，从而提高可靠性。建立了俘能器的动力学模型，通过数值仿真和实验获得了相关参数对其输出特性的影响。仿真和实验结果表明：激励频率小于20 Hz时，该两自由度系统存在两阶谐振频率使输出电压达到峰值，一阶为拾振器谐振频率，二阶为换能器谐振频率。随着拾振簧片长度和拾振质量的增加，一阶谐振频率升高，所对应的输出电压基本不变；二阶谐振频率基本不变，所对应的输出电压逐渐升高；工作频带变宽。当外部激励振幅达到阈值时，换能器的响应振幅被有效控制，输出电压不再随之增加，最佳负载电阻为540 kΩ，此时输出功率最大为0.4 mW。实际应用中可通过改变俘能器的结构参数调整谐振频率及输出电压，将响应振幅控制在安全区域内，以适应低频、宽带、高强度及大振幅的工作环境。
压电 振动俘能器 低频 换向激励 响应限幅 piezoelectric vibration harvester low-frequency commutation-excited response limits
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院理化技术研究所 光化学转换和功能材料重点实验室, 北京 100190
4 中国科学院大学, 北京 100049
激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义，其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术，综述了目前具有实用前景的多类光限幅材料的研究进展，对无机半导体材料、共轭有机高分子、无机金属团簇、碳纳米材料、二维材料等5类材料做了重点介绍，探讨这些光限幅材料的发展前景，并介绍了相关材料在固态基质中器件化的研究现状。
光限幅 非线性光学 激光防护 optical limiting nonlinear optics laser protection
1 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学 光子学研究所, 辽宁 大连 116034
为降低传输信道中障碍物反射对可见光通信产生的干扰和多径效应, 首先, 搭建了非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)仿真模型和信道模型, 仿真验证了采用基于正交幅度调制(16QAM)的ACO-OFDM调制在直射链路和反射链路中均有更好的抗噪性能。然后, 将级联BCH和卷积码的编码方式加入ACO-OFDM。仿真结果表明: 采用级联BCH码和卷积码的ACO-OFDM系统具有更高的抗噪性能以及更好的抗干扰性能, 改善了可见光通信性能。
非对称限幅光正交频分复用 信道编码 级联BCH和卷积码 asymmetric limiting light orthogonal frequency div
