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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 一个82米、9 Gb/s的PAM4自由空间光通信-塑料光纤-水下无线光通信融合系统

    摘要： 随着自由空间/水下环境监测、灾害预防及制造业应用需求的不断增长，自由空间光通信（FSO）-塑料光纤（POF）-水下无线光通信（UWOC）融合系统被设计为构建长距离空-水链路的前沿框架。本研究据此提出并实际验证了一套采用405纳米蓝光注入锁定激光二极管（LD）的82米9Gb/s四电平脉冲幅度调制（PAM4）系统。实验结果表明：1.8GHz的405纳米蓝光注入锁定LD可有效实现9Gb/s PAM4信号经50米FSO链路、30米渐变折射率（GI）-POF传输及2米清澈海水信道的稳定传输。据作者所知，这是首个通过双胶合透镜、GI-POF和光束缩束器实际构建的82米9Gb/s PAM4 FSO-POF-UWOC融合系统，成功建立了长距离光-电-光混合链路。该融合系统的性能通过82米全程实时误码率与非归零眼图进行评估，是目前建立具有合格传输性能的长距离FSO-POF-UWOC融合系统的领先方案，为推动FSO、POF与UWOC技术融合的广泛应用指明了方向。

    关键词： 渐变折射率塑料光纤，水下无线光通信，四级脉冲幅度调制，自由空间光通信

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于MIMO的DCO-OFDM在水下无线光通信系统中的性能研究

    摘要： 鉴于无线技术的最新进展以及对深海数据挖掘日益增长的需求，水下通信系统的研究正聚焦于无线网络领域。水下无线光通信（UWOC）凭借超高带宽和数据传输速率，在短距离无线链路中较声学通信更具优势。虽然UWOC能提供低延迟的高容量链路，但受水下信道独特特性的限制，其通信范围较为有限。水下信道的主要衰减效应源于湍流引起的信号衰落。为缓解这种衰落并扩展有效通信距离，可在UWOC链路中采用空间多径分集技术。本研究评估了基于MIMO的直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）多载波调制方案在水下无线光信道中的性能表现。通过模拟采用空间分集技术的MIMO-DC偏置光OFDM方案进行水下光通信，这一创新方法为确定水下光无线信道的最优调制技术提供了新思路。研究基于信干噪比（SINR）、吞吐量和误码率（BER）等参数进行性能评估，并通过简易实验验证：采用MIMO DCO-OFDM技术，在清水与近岸水域环境下，针对0.45米和1.5米不同链路距离，分别配置单输入多输出（SIMO）与多输入多输出（MIMO）系统进行BER性能测试。

    关键词： 信噪比、误码率、多输入多输出、直流偏置正交频分复用、正交幅度调制、水下无线光通信

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE第二届英国与爱尔兰光学与光子学会议(BICOP) - 英国伦敦 (2019.12.11-2019.12.13)] 2019年IEEE第二届英国与爱尔兰光学与光子学会议(BICOP) - 弹性胶体量子点颜色转换器的温度稳定性

    摘要： 水下无线光通信是满足海洋日益增长的宽带链路需求的一种新兴解决方案。本文提出了一种蜂窝式水下无线光码分多址网络，为商业和军事应用提供宽带链路。该网络采用光正交码作为水下移动用户的特征码，阐述了网络的关键基础要素，包括其回程架构、潜在应用及设计挑战。特别地，提出了一种基于该蜂窝网络的具有前景的水下定位方案。此外，该网络被用作集中式、分布式及中继辅助水下传感器网络的基础设施，以实现高速实时监测。最后，探讨了可能的设计挑战，如小区边缘覆盖、遮挡规避、功率控制及网络容量等问题。

    关键词： 功率控制、光码分多址网络、海底定位与导航、水下传感器网络、水下无线光通信、中继辅助传输

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于高灵敏度单光子雪崩二极管的远距离水下无线光通信研究

    摘要： 本研究构建了基于单光子雪崩二极管（SPAD）接收器的水下无线光通信（UWOC）系统，测得了不同传输距离与数据速率下的误码率（BER）和信噪比（SNR）性能。通过采用0.12 m?1水体衰减系数，利用一系列中性密度（ND）滤光片衰减蓝光激光二极管（LD）输出功率以模拟长距离UWOC。在采用开关键控（OOK）调制方案时，该系统分别实现了500 bps和2 Mbps数据速率下144米（对应BER 1.89×10?3）与117米（对应BER 5.31×10??）的最大估算传输距离。研究还对比了自由空间与水下信道差异，在50米自由空间距离实测发散角约1.02 mrad。本研究所获长距离UWOC性能部分得益于高灵敏度SPAD、小激光发散角及低水体衰减特性，为采用SPAD实现长距离水下无线光通信提供了方法路径。

    关键词： 激光、开关键控、单光子雪崩二极管（SPAD）、水下无线光通信（UWOC）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 无需时钟与数据恢复的多芯光纤低偏斜热敏感性数据通信技术

    摘要： 水下无线光通信是满足海洋日益增长的宽带链路需求的一种新兴解决方案。本文提出了一种蜂窝式水下无线光码分多址网络，为商业和军事应用提供宽带链路。该网络采用光正交码作为水下移动用户的特征码，阐述了该网络的关键基础要素，包括其回程架构、潜在应用及设计挑战。特别地，提出了一种基于该蜂窝网络的具有前景的水下定位与跟踪方案。此外，该网络被用作集中式、分布式及中继辅助水下传感器网络的基础设施，以实现高速实时监测。最后，探讨了可能的设计挑战，如小区边缘覆盖、遮挡规避、功率控制及网络容量等问题。

    关键词： 功率控制、中继辅助传输、水下无线光通信、海底定位与导航、水下传感器网络、光码分多址网络

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 水下无线光通信的实践考量与解决方案综述

    摘要： 水下无线光通信（UWOC）因其带宽比声学和射频技术高出数个数量级，在各类水下活动中日益受到关注。为评估物理层性能，研究人员构建了测试平台与预对准UWOC链路，证实该系统可实现数十吉比特每秒的传输速率或近百米的通信距离，这为构建全球互联的水下物联网（IoUT）带来了希望。然而受海洋水体环境固有复杂性的影响，建立可靠的UWOC链路面临诸多实际挑战。因此本文在全面综述UWOC最新进展的同时，针对各类水下挑战提出解决方案。其中海洋湍流会导致水下链路出现闪烁与失准现象，是影响UWOC性能的关键因素。研究团队提出了降低对准、捕获与跟踪（PAT）要求的创新方案以增强链路鲁棒性，包括基于光散射的非视距（NLOS）PAT缓释通信模式，以及采用闪烁光纤光电探测器和大型光伏电池作为光学信号检测器。这种兼具光伏与光电探测功能的器件还能为未来IoUT传感器提供能量收集供电方案。

    关键词： 非视距、水下无线光通信、能量收集、湍流、光纤探测器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 无源前端水下无线至塑料光纤通信系统

    摘要： 本文首先提出并实验验证了一种在水下无线通信系统前端安装全无源光学透镜、连接塑料光纤(POF)的水下无线-塑料光纤通信系统。我们采用2米低成本POF作为水下延伸段，有效增加了传输距离并能便捷地将激光束传输至目标位置。系统使用工作电流68mA的520nm光纤尾纤绿光激光二极管发射激光束，实测耦合效率达88%，显著高于2米静水至单模光纤的耦合效率(39%)。本系统水下无线光通信(UWOC)至POF的耦合损耗为0.11dB。在分别采用数值孔径(NA)0.125和0.30的耦合透镜时，我们实现了7米自由空间至2米POF(NA 0.3–0.5)的86%和90%耦合效率。结果表明：为实现高耦合效率，透镜与光纤的数值孔径应保持相近。

    关键词： POF（塑料光纤）、效率、UWOC（水下无线光通信）、耦合透镜

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用离散多音调制和后非线性均衡技术，单激光二极管实现166 Gbps水下无线光传输速率

    摘要： 本文通过采用自适应比特-功率加载离散多音调制（DMT）和基于Volterra级数的后非线性均衡技术，实验验证了一套450纳米激光水下无线光通信系统。后非线性均衡有效抑制了水下光通信系统的非线性损伤。采用三阶对角平面核函数的后非线性均衡方案，相比线性均衡方法可使接收信噪比（SNR）提升约2分贝。实测该系统在5米、35米和55米自来水信道中的传输容量分别达到16.6 Gbps、13.2 Gbps和6.6 Gbps，误码率（BER）均低于标准硬判决前向纠错（HD-FEC）门限3.8×10?3。所用电信号带宽为2.75 GHz，对应电谱效率约6比特/秒/赫兹。在35米自来水传输时，距离-速率积达到462 Gbps·米。据我们所知，该单激光二极管方案在传输速率和距离-速率积两项指标上均创下公开报道的最高纪录。

    关键词： 沃尔泰拉级数、离散多音调制、水下无线光通信、高速传输、后非线性均衡

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用衍射光栅实现纯水与天然死海超高盐度水中的水下无线光通信

    摘要： 尽管水下无线光通信（UWOC）近期备受关注，但其相关的安全问题却鲜少受到重视。本文展示了如何利用衍射光栅在不被发送方或接收方察觉的情况下窃听UWOC传输的信息。我们还分析了多重衍射高斯光束在水中的传播特性，并首次证明即使在取自死海的天然超盐水中，UWOC技术依然可行。我们评估了信息可在距离接收方多远处被窃听，并探讨了两种不同的信道窃听方式——一种来自空中，另一种来自水下。

    关键词： 衍射光栅、窃听、水下无线光通信、超盐水、UWOC（水下无线光通信）、死海

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 采用串联GaN微LED阵列的Gb/s水下无线光通信

    摘要： 高速无线通信在许多工业和科学水下应用中极具需求。声学通信存在高延迟和有限数据速率的缺点，而射频通信则受海水衰减的严重限制。光学通信是一种前景广阔的替代方案，能提供高传输速率（可达Gb/s），且可见光波段在水中的衰减相对较低。我们在此展示采用串联微发光二极管（μLED）阵列的方案——该阵列由6个直径60微米或80微米的μLED像素组成，工作波长450纳米。这些器件在保持较高调制带宽的同时提升了输出功率。通过正交频分复用（OFDM）技术，我们在清水中实现了最高4.92 Gb/s（1.5米）、3.22 Gb/s（3米）和3.4 Gb/s（4.5米）的水下无线数据传输，对应误码率分别为1.5×10?3、1.1×10?3和3.1×10?3；在浊水中更实现了超过5个衰减长度（ALs）距离的兆比特级传输速率。

    关键词： 水下无线光通信、氮化镓、微发光二极管阵列、浑浊水域

    更新于2025-09-12 10:27:22