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2019年9月JLT光通信論文評析

發(fā)布時間:2022-9-1

2019年9月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章,包括:光纖無線通信系統(tǒng),光纖鏈路,光接收機,光纖傳感技術(shù)以及光纖陀螺儀等,筆者將逐一評析。 
1. 光纖無線通信系統(tǒng) 
南京航空航天大學(xué)Xin Jiang等科研人員設(shè)計了一種新型多天線導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS),可利用光纖將信號從多個遠程天線傳輸?shù)奖镜卣?。GNSS還具有實時光纖長度監(jiān)控功能,可用于高精度三維(3D)基線測量。其原理是:利用實時光纖長度監(jiān)測獲取不同GNSS信號之間的延時差,然后使用載波相位單差(SD)算法來計算3D基線。與載波相位雙差(DD)算法相比,使用該算法可以提高3D基線測量的垂直精度。實驗結(jié)果表明,相比于DD算法,使用SD算法的3D基線測量精度可至2 mm以內(nèi),垂直定位精度可提高三倍以上[1]。 

 
圖1 基于GNSS變形監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用



2. 光纖鏈路
 
斯圖加特大學(xué)的Christian R?hrer等科研人員分析了光纖長度、纖芯直徑對發(fā)射光束質(zhì)量的影響以及對一種多模階躍折射率光纖(數(shù)值孔徑為0.22)。研究結(jié)果表明,在100m多模光纖中,光束質(zhì)量可幾乎保持在衍射極限(M2 ≈ 1.3);而在纖芯直徑為60 μm、長度為380 m的光纖中也可以傳輸M2值為2.1的光束。為驗證該多模階躍折射率光纖的高功率適用性,科研人員在長度為100 m、纖芯直徑為6 μm 的光纖中傳輸功率為1 kw的光束。實驗結(jié)果表明,在該光纖中光束不會發(fā)生受激拉曼散射,且光束質(zhì)量可保持在近衍射極限范圍內(nèi)[2]。 

 
圖2 拉曼光纖激光器腔匹配方案的實驗配置



3. 光接收機
 
德國卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院的Christoph Füllner等科研人員設(shè)計了一種低復(fù)雜度的Kramers-Kronig 接收機方案,并對該方案的性能和復(fù)雜度進行了研究。研究結(jié)果表明,使用較少的濾波器抽頭能實現(xiàn)精度相位恢復(fù)和復(fù)雜場的重建過程。此外,科研人員證明,該Kramers-Kronig接收機的性能很大程度取決于系統(tǒng)設(shè)計的細節(jié)。比如,不必要的寬帶濾波器會降低信號接收質(zhì)量,因為額外的噪聲將可能破壞最小相位條件;而窄帶濾波器雖然會提高本地振蕩器激光器的工作穩(wěn)定性,但同時會降低接收機結(jié)構(gòu)的靈活性??蒲腥藛T采用Kramers-Kronig接收機對在經(jīng)300公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后的16QAM號進行探測,實現(xiàn)了267 Gbit/s的凈數(shù)據(jù)傳輸速率[3]。 

 
圖3 相關(guān)數(shù)字信號處理流程



4. 光纖傳感技術(shù)
 
上海交通大學(xué)Dian Chen等科研人員設(shè)計了一種基于時控數(shù)字光頻域反射儀的長距離、高靈敏度分布式聲傳感器(DAS)系統(tǒng);該系統(tǒng)采用雙向分布式拉曼放大技術(shù),可實現(xiàn)長距離測量。首先,將光脈沖輸入標(biāo)準(zhǔn)漢寧窗(理論峰值旁瓣比為46 dB),以抑制串?dāng)_;然后,采用相位解調(diào)方法抑制干擾衰落和極化衰落;最后,在光纖長度為108 km、空間分辨率為5 m的條件下,使用該系統(tǒng)在98 km處準(zhǔn)確地定位了峰值-峰值振幅為14.7 nε的弱振動(信噪比值為30dB)。該系統(tǒng)在100公里級光纖上實現(xiàn)了220-ppε/√Hz的應(yīng)變靈敏度,并支持在沒有諧波的情況下獲取振動波形[4]。 

 
圖4 分布式聲傳感器(DAS)系統(tǒng)示意圖



5. 光纖陀螺儀
 
北京航天航空大學(xué)的Yuanhong Yang 等科研人員設(shè)計了一種由兩個寬帶源同時驅(qū)動的低噪聲閉環(huán)光纖陀螺儀(FOG),并對基于兩個工作波長集成超發(fā)光二極管(SLD)的組合式超寬帶光源(SBLS)的基本特性進行了研究??蒲腥藛T分析了多功能集成電路(MIOC)在半波電壓下的色散特性,證明該類定制MIOC可以在較大的頻率范圍內(nèi)工作;另外,采用實心偏振光子晶體光纖線圈構(gòu)建FOG也可以較好支持閉環(huán)工作過程。經(jīng)過對該FOG的偏置漂移和比例因子進行測試,得到的結(jié)果表明,:上述方案的性能優(yōu)于基于單SLD源FOG的方案 [5]。 

 
圖5 SBLS示意圖


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