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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    蓝绿波分复用技术研究进展(特邀)

    孙彩明张爱东
    106-118页
    查看更多>>摘要：波分复用技术已被证明可以有效提高近红外波段光通信的容量,并减小通道间串扰.然而,迄今为止,蓝绿光波段的波分复用系统仅支持有限数量的波长通道,通道间隔较大.这是因为没有适用于可见光的具有精细波长间隔的波分复用器和解复用器.为了阐述清楚这一问题,本文综述可见光波段波分复用技术的发展,特别关注基于集成光学相控阵解复用器的密集蓝绿波分复用技术的进展.最后,对目前蓝绿波分复用技术的发展趋势进行了总结和展望.

    波分复用可见光通信蓝绿光通信光学相控阵解复用器

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    卫星激光通信精跟踪时滞预补偿技术(特邀)

    陈阳赵子达张书哲陈奕辛...
    119-124页
    查看更多>>摘要：对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析,总结精跟踪控制过程中时滞来源,对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度.在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精跟踪系统中的时滞环节,消除变长时滞、减少定长时滞,实现精跟踪系统时滞缩短,在此基础上提出一种鲁棒预估控制算法,减少定长时滞对精跟踪系统带来的不利影响.结果表明,精简时滞环节后精跟踪系统的跟踪误差与原来相比从 4.1 μrad减少到 2.3 μrad,采用鲁棒预估控制算法后,在匹配延时存在误差的情况下,跟踪误差从 4.1 μrad减少到2.6 μrad,系统跟踪精度分别提升43.9%和36.6%.在精跟踪系统中采用鲁棒预估控制算法进行试验,精跟踪的跟踪精度可达1.9 μrad.

    卫星激光通信精跟踪系统时滞补偿预估控制

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    基于YOLOv5s的卫星光通信初始捕获方法(特邀)

    尹鹏倪小龙陈纯毅于信...
    125-132页
    查看更多>>摘要：为解决在卫星激光通信初始捕获阶段传统信标激光光斑检测算法容易受到复杂背景干扰的问题,基于YOLOv5s神经网络针对卫星平台初始指向场景进行优化、改进.选用平滑交并比(SIoU)损失函数替代原损失函数,将原本的上采样结构替换为轻量化的内容感知特征重组(CARAFE)上采样结构,为C3层增加卷积块注意力模块(CBAM)机制,使用SimSPPF替代原本结构,增加了利于感知位置信息的Coordconv结构.经过改进后的神经网络在精度上优于传统的信标光斑检测算法,能够在复杂背景下准确检测出光斑的位置,适合用于初始捕获阶段以及粗跟踪阶段进行信标光斑检测.优化后的YOLOv5s神经网络精确率达到99.7%,召回率达到99.3%,在平均精度(mAP)@0.5指标上超过99.7%,在mAP@0.5∶0.95指标上超过了74%.

    激光通信初始捕获信标激光复杂背景

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    深空激光扩频通信测距一体化技术(特邀)

    李超洋孙建锋卢智勇周煜...
    133-141页
    查看更多>>摘要：在深空探测中,以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题.相比微波,激光光束发散角小,能量更为集中,可达更远的传输距离,以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势.搭建了一套激光相干外差扩频通信测距一体化深空探测系统,提出了一种基于曲线模型的插值重采样方法,并对该曲线模型进行了理论仿真和实验验证.该模型由系统先验信息构建,是伪随机码相位差的线性函数.实验结果表明,对于静态目标,测距偏差不超过0.55 mm,测距精度不超过0.42 mm.对于动态目标,测距偏差不超过0.59 mm.静态和动态目标测距中实现了零误码通信.此外,扩频通信测距一体化设计应用于深空导航和深空时频同步,可以提高实时性.

    扩频通信插值重采样通信测距一体化深空探测

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    实时激光通信用自由运行InGaAs/InP单光子探测器(特邀)

    童启夏雷勇申向伟谌晨...
    142-149页
    查看更多>>摘要：为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信,优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)以更好地使其应用于单个单光子探测器(SPD)探测的近红外激光通信系统.与上一代相比,优化各层结构的同时,在其中加入了介质-金属反射层并改进了双Zn扩散工艺.在1.25 GHz高频正弦门控(SWG)工作模式、225 K温度和6 V偏置下,所制备的InGaAs/InP SPAD实现了光子探测效率(PDE)为30%、暗计数率(DCR)为3 kHz和后脉冲概率(Pap)为2.4%的单光子性能.将基于高性能SPAD制备的自由运行负反馈雪崩二极管(NFAD)作为接收机,应用到已有实时激光通信系统中,实验得到了单个NFAD的激光通信性能参数.结果表明,在使用4进制脉冲相位调制(4PPM)方案中,在1 Mbit/s比特率条件下,单个InGaAs/InP NFAD具有1.1×10-5误码率和-69.6 dBm灵敏度.

    InGaAs/InP单光子探测器单光子雪崩二极管负反馈雪崩二极管光子探测效率激光通信

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    高速脉冲位置调制对SNSPD探测光子计数特性影响(特邀)

    吴晓薇杨雷展月英孙扬...
    150-159页
    查看更多>>摘要：激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一.深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号.其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一.本文分析了SNSPD的死时间和抖动特性,以及高速脉冲信号的拖尾现象,对基于PPM-SNSPD调制探测方式的深空激光通信产生的影响,并计算了SNSPD在该体系下的光子计数特性.基于分析,提出一种偏移补偿保护时隙PPM符号同步算法.相较普通的保护时隙同步算法,所提算法能有效减少PPM-SNSPD体系下的同步误差,提升系统误码率.

    自由空间光通信深空激光通信脉冲位置调制单光子探测器

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    高灵敏度光束位置信号提取的激光通信跟瞄一体化(特邀)

    陈欣予鲁绍文朱福南樊永波...
    160-165页
    查看更多>>摘要：提出一种基于四象限探测器跟瞄和通信复用的强度调制直接探测的空间光通信系统,以超声波电机驱动的双光楔为光束偏转执行单元形成光束位置跟踪的闭环系统.驱动电机转动周期为15 ms,位置分辨率为0.83 μrad.经理论分析和实验验证,该系统的位置闭环跟踪-3 dB带宽约为4 Hz.当位置探测误差小于10%时,即光束探测精度小于12 μrad,对应的探测灵敏度为-45.2 dBm.在10 Mbit/s的通信速率和无信号编码下,误码率为1×10-3时对应的通信灵敏度为-44 dBm.验证了利用四象限探测器作为跟踪与通信复用探测器的可行性,可应用于小型化、轻量化的星间激光通信终端.

    自由空间光通信四象限探测器位置分辨率跟踪带宽通信灵敏度

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    航空平台气动光学效应对激光通信光束影响

    曹陈铭刘智张肃林鹏...
    166-174页
    查看更多>>摘要：针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题,研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下,气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响.采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场,计算得到流场的密度变化分布,并根据密度数据建立折射率场,采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹,计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比.仿真计算结果表明:随着飞行速度的增大,流场密度的变化更为剧烈,光程差逐渐增大,斯特列尔比降低;在飞行速度相同的情况下,随着海拔的增加,流场密度波动减小,光程差减小,斯特列尔比有所提升.所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义.

    机载激光通信气动光学数值仿真光程差斯特列尔比

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    月球激光反射器指向角度计算及对准精度分析

    潘武琪程志恩张忠萍廖新浩...
    175-183页
    查看更多>>摘要：月球激光测距(LLR)是地月间距测量精度最高的技术.其中,月球激光反射器(LRRR)是实现高精度月球激光测距的关键设备.中国计划在月面放置有人部署的新一代月球激光反射器,为使反射器有效工作,需调节反射器的俯仰角、方位角,使其指向对准平均地球.本文设计了一套算法,用于计算月球激光反射器指向对准所需调节的角度,同时分析了部署时间偏差、位置偏差对指向对准的影响.月球激光反射器指向对准偏差估计值约为2.7°,最大不超过5.0°,可以满足反射器对准精度优于 5.5°的需求.设计的算法和开展的分析,可以为未来中国月球激光反射器部署任务提供参考.

    测量月球激光测距激光反射器对准精度平均地球

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    基于精密星历的长春站激光测距数据评价及改善

    龙翃宇董雪梁智鹏韩兴伟...
    184-190页
    查看更多>>摘要：为提升长春站卫星激光测距数据稳定性,从卫星激光测距物理机制及评价指标出发,建立了基于精密星历的数据评价系统,分析了长春站数据的稳定性及外符合精度.根据分析结果,采用前沿半峰(LEHM)剪切算法改进数据预处理方法,降低了卫星形状效应对数据精度和稳定性的影响.分析表明,基于精密星历的数据评价系统与国际卫星激光测距组织(ILRS)数据中心评价结果一致.采用LEHM剪切算法进行数据处理后,长春站Lageos-1卫星数据的标准点精度由4.9 mm提高至3.9 mm,短期稳定性由19.8 mm提高至18.1 mm,长期稳定性由6.2 mm提高至5.4 mm,外符合精度由79.6 mm提高至68.2 mm.改进的数据预处理算法可有效提升数据稳定性及外符合精度,为长春站数据稳定性与精度的进一步提升指出了方向.

    卫星激光测距精密星历轨道检核数据评价卫星形状效应

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