网站地图 | 联系我们 | English | RSS订阅
本站查询
 
首页 概况 研究队伍 科研成果 人才教育 院地合作 国际交流 党建 产业 期刊 图情 信息公开 所务内网
新闻动态
图片新闻
头条新闻
综合新闻
学界嘹望
尚光阅读
学术活动
上光简讯
科研动态
通知公告
媒体扫描
历史追忆
现在位置:首页 > 新闻动态 > 学界嘹望
高级自由空间光通信技术与应用国际会议报道
信息来源:信息管理中心 发布时间:2017年12月28日 【 】 【打印】 【关闭

    2017年8月6日-10日,在美国加利福尼亚州圣地亚哥召开的光学工程与应用国际会议,本报摘选高级自由空间光通信技术与应用分支部分文章编译报道: 

  1、法国雷迪埃公司的Myriam Kaba等人发表了题目为《适用于高速率通信的短程数据传输自由空间光通信互联(FSOI)模块》的文章: 

  为使刀片机箱间的板间通信更加灵活作者研发了一种短程数据高速传输的自由空间光通信互联模块(FSOI。作者设计的元件占用资源少、鲁棒性符合军事-空间环境使用,通信速率可达510Gbps5Gpbs模块总体结构设计允许发射模块和接收模块间存在较大的装配误差,降低了装配要求:其轴向允许差为+1.5/-1毫米横向允许偏差+/-1 毫米,角度允许偏差为+/-1.5°。分别进行了零下30°C 80°C高低温实验、湿热实验、振动实验,结果表明,该模块的性能可靠。当FSO通信速率提升至10Gbps以上时,会遇到垂直腔面发射激光器(VCSEL的模式匹配问题解决此问题,作者设计并评估了一种改进型光机方案。结果表明,设备在允许较大发射/接收装配误差的前提下,能够实现无差错10Gbps数据传输 

  2、以色列本古里安内盖富大学Shlomi Arnon等人发表了题目为《数据中心无线光通信综述》的文章: 

  数据中心(DC)是一个物理或虚拟的设备,具有运行程序、存储、管理、和传播信息的功能(即所谓云计算能力),其功耗十分巨大。通常一个数据中心包括数以千计的服务器和通信存储设备,及一个由空调装置、安全装置、监控装置、电力装置所构成的辅助支持系统。目前数据中心运营商面对的挑战是需在不增加不合理运行和基础设施成本的情况下,满足网络带宽需求。为了满足适度的运行和基础设施成本增长的要求,急需进行一场技术革新。为克服传统的静态(有线)数据中心架构的缺点,可采用构建混合网络的方法,该网络由光纤和无线光通信(OWC)(或称为自由空间光通信,FSO)部件组成。可将OWC链接部署在现有有线/光纤网络层之上,这样就可以轻松、动态地进行数据实时迁移。这样可以提高网络拓扑的灵活性,使之能快速适应不同流量变化、热耗、电力消耗和应用程序的特点。此外,OWC能够便捷地维护和扩展数据中心。因此OWC能够降低总成本,并增加投资回报。本文综述了适用于数据中心的主流OWC技术,介绍了OWC多通道通信的节能水平,并讨论了数据中心场景的OWC精确定位问题。 

  3、以色列本·古里安大学的Laialy Darwesh等人发表了题目为《基于OFDM节能型多通道光无线通信》的文章: 

  近年来,越来越多的数据中心网络(DCNs)已经被建立起来,可提供各种云应用。新一代数据中心网络设计面临的主要挑战包括降低能耗、增强灵活性和扩展性、提高数据率、最小化延迟和确保网络安全等。使用无线光通信(OWC)可增强数据中心网络性能,且有助于应对部分挑战。本文介绍了一种OWC多信道通信方法,可显著降低通信设备的能耗,本方法在传输时将高速串行数据流转化为多个低速并行数据流,在接收时再将数据流恢复原样。我们利用光学正交频分复用(O-OFDM)方法实现了多信道概念的构建,使用了非对称式OFDM设计方案。实验结果表明,随传输信道数目增加,多信道OFDM的总能耗以指数形式减小。 

  4、波兰国家电信研究所的Marian Marciniak等人发表了题目为《无线通信国际标准:先进技术及未来发展方向》等文章: 

  随着投入使用的无线光通信(OWC)装置数量的快速增长,现有共存邻近系统的兼容性标准正在开发中。本文论述了标准制定的进展,包括激光安全标准(IEC标准)、国际电联(ITU-T)第15研究小组有关标准(G.640:为自由空间光学系统提供纵向兼容接口的协同定位)、国际电联无线电通信部标准(P.1817-1:陆地自由空间光链接设计所需的传输数据)、及电气与电子工程师协会(IEEE)可见光通信的有关标准。本文介绍了自由空间光通信的国际标准及ITUIECIEEE等组织关于自由空间光通信互联的国际标准,以及系统的可靠性、可用性和安全性问题。 

  5、英国宇航系统公司的Andrew J. Williams等人发表了题目为《水下光通信的信号捕获跟踪》的文章: 

  当前在水下平台之间传输大量数据的需求越来越大。由于可见光可在海水中传输,因此水下光通信是一个很有前景的研究方向,其具备在短程到中等距离内实现高效、隐蔽和高带宽数据传输的应用潜力。对于短程水下光通信系统,已用低定向性的光源成功验证。为实现高数据率及/或远程传输,需选择更高效的定向光束,这就要求发射接收链路必须实现精确对准。因此,对于移动平台而言,为建立和保持光通信链路,每个通信节点的捕获和跟踪至关重要。本文详述了在水下三维环境中光信号捕获跟踪的验证工作,构建了光源、光束控制机构、跟踪传感器组成的控制回路,提出一种可变激光发散角的新型扫描方法,以保证信号捕获单元的可靠性和鲁棒性,同时使得捕获时间降至最低。装配了一台原理样机并在一个大水箱中成功演示,选用基于硅光电倍增管(SiPM)阵列的四象限探测器实现精跟踪,选用一个大视场(WFoVCMOS相机实现光信号捕获,用液体透镜实现激光发散角的动态控制,用交流调制/滤波抑制本底噪声。系统成功实现了两点间的光信号的稳定捕获跟踪,接收光功率仅为nW量级,捕获时间取决于初始环境和传输光功率。 

  6、英国格拉斯哥大学的Giovanni Giuliano等人发表了题目为《水下无线声光波导(UWAOW)》的文章: 

  目前对通过声光效应来实现水下全内反射(TIR)研究尚属少见,本文研究正针对于此。这种技术的独特之处在于,利用高声压诱导海水折射率发生局部变化,折射率变化足够最终可使得水下光通信信道内产生全内反射。本文对产生声压力波的不同换能器统进行了研究,最终的声波波形可以是驻波或一种新型波束:利用换能器组和一块装于接收端上的声波反射镜产生驻波;或采用一种新型波束成形器产生新型波束,该波束成形器的固有方向性极佳,且用环形换能器阵列做声光源。本文介绍了水下声光波导的主要特性,包括海水中声波和光波的传输、TIR、新型波束传输、海水折射率随外加声压变化的函数关系、以及声学技术等方面。本文还对模拟结果、这种富有挑战性的介质所带来的局限性、以及建立水下无线声光波导(UWAOW)所需的系统要求等内容进行论述。 

  7波兰VIGO 公司的Waldemar Gawron等人发表了题目为《8-12μm波段FSO接收探测模块》的文章: 

  本文介绍了一种8-12μm波段自由空间光通信(FSO)新型探测接收模块及其结构设计和测试结果。在此波段内,FSO大气影响较小FSO接收端探测器结构设计主要要求与FSO工作参数及功能指标有关,应该具有高探测灵敏度和运行速度,且要求在激光衰减较严重、光学接收孔径较小的条件下,实现低误码率。因此,FSO接收端的设计要求得到简化。在工程中,探测器实际性能需接近其理论极限,此外现有光通信链路,达到亚纳秒级的响应时间至关重要。使用HgCdTe光电二极管来实现这些要求,其结构包括含浸没透镜的改进型N+pP+异质结构、反向偏压TEC制冷。浸没透镜有助于实现探测器物理尺寸的最优化设计、减小探测器的退化减小探测器时间常数。选用与光电二极管匹配的前置放大器,同时将噪声降至最低,能够增高探测接收模块灵敏度。本文介绍了用于FSO探测接收模块设计过程,以及前期的一些理论仿真和实验结果。未来工作中将考虑FSO接收参数的影响开展进一步细化设计。 

  8、波兰电子技术研究所的Kamil Pierscinski等人发表了题目为《可用于自由空间光通信的基于InP QCLs设计分析》的文章: 

  本文介绍了用于自由空间光通信FSO)的铝铟砷/铟镓砷/磷化铟量子级联激光器QCLs研究,该系统工作在长波长红外波段(LWIR:8-12μm),将构建独特的无线电/光通信(RF/FSO混合通信系统。长波优势在于能够减小雾、轻度或大气湍流恶劣天气条件影响,保证信号的传输质量。在长波工作体制下,对用于FSO系统的各量子级联激光器进行测试,并根据不同尺寸和结构对激光器分类以寻找最适合8-12μm 无线光通信激光器初步测试主要包括器件的脉冲光功率-电流-电压特性及时间分辨光谱特性,测试结果有助于确定器件的最佳工作点。选用实验室级激光驱动装置测试其调制性能,根据测试结果,QCLs的功率和时间参数进行了研究,并针对FSO系统,定义了其临界参数。本文第二部分内容涉及到空间中QCLs激光受激辐射特性的理论,这也是FSO工程设计的重要基础,为了描述光束的空间特性,定义了辐射激光的远场模式。最后,本研究成果可促进光接收装置最优化设计,并进一步提升FSO实验室样机的性能。本研究波兰国家研究与发展研究中心资助,项目号为DOB-BIO8/01/01/2016 

  9、德国航空航天电子中心的Florian Moll等人发表了题目为《低轨卫星-大地无线光通信的闪烁效应建模》的文章: 

  地球轨卫星与大地间的高速率数据传输可采用无线光通信方式进行在下行链路的末端,电磁波在大气湍流中传播,湍流具有折射率随机波动的特性。通信光束传输中发生相位畸变,导致在接收望远镜光阑面上的强度闪烁。需建立一个恰当的闪烁模型进行量化研究,虽然闪烁模型存在解析解,但事实由于不同地区的光学湍流强度(折射率结构常数Cn2)取值一般不相同Cn2的参数化非常困难的,因此很难建立适当、通用的参数化模型综上,基于实测数据直接闪烁效应建立通用模型更为可行。由于测量结果是稀疏的,因此结合现有理论框架,针对直接探测的低轨卫星-大地无线光通信建立新的闪烁模型。本文论述了在分析实测数据及建立恰当LEO下行链路通信模型时必须要回答的几个问题。首要问题简化Cn2特性经过分析,相比于HV模型HAP模型能体现更真实的边界层衰减过程因此在下行通信更宜选择HAP模型,同时经过分析HAP模型需进行修正,以适用夜晚LEO下行通信。通过对平面波和高斯光束的闪烁指数进行建模计算,验证了下行链路中平面波假设的正确性。当选用平面地球模型代替球形地球模型时计算结果不准确,通过分析利托夫(Rytov指数对之进行详细讨论,对光束抖动和光束跟踪误差的影响也进行了分析。最后,对卫星实测数据与模型计算数据进行比较,结果表明,修正HAP湍流模型计算结果与实测数据能够很好的匹配闪烁模型计算中的平面波假设是正确的;当采用扩展Rytov理论时,在建立闪烁效应随高度变化的模型时,平面地球模型已足够精确;光束抖动的影响不可忽视。计划在后续工作中根据实测数据和理论建立一个新的闪烁详细模型。 

  10、英国格拉斯哥大学的Shaun Viola等人发表了题目为《基于直接调制450nmGaN半导体激光器的15Gb/s OFDM可见光通信》的文章: 

  本文采用晶体管封装的氮化镓(GaN)半导体激光器实现可见光通信(VLC),其数据率为已有报导的最高水平。系统的3dB带宽为1.4GHz,数据传输速度可达15Gb/s,这是由于系统采用了正交频分复用(OFDM),结合高信噪比(SNR)和自适应比特加载技术,将有效带宽扩展至2.5GHz。据作者所知,本文数据率是单通道可见光通信已有报导的最高水平。 

若凡编译自:https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/10437.toc 


文章评论
发表评论
附件列表:
版权所有 ©2009 中国科学院上海光学精密机械研究所 沪ICP备05015387号
主办:中国科学院上海光学精密机械研究所 上海市嘉定区清河路390号(201800)(税号:121000004250121703)
转载本站信息,请注明信息来源和链接。