光通信研究论文范文1
关键词：光波分复用（WDM）；光载波；光纤
一、光波分复用（WDM）技术
光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。
二、WDM系统的基本构成
WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。
三、双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
1.光发射机
光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。
2.光中继放大器
经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3.光接收机
在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。
4.光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为λs（1550nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出λs（1550nm）波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
5.网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分复用器和解复用器
在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为复用器；反之，将同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。从原理上说，该器件是互易（双向可逆）的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器。光波分复用器性能指标主要有接入损耗和串扰，要求损耗及频偏要小，接入损耗要小于1.0~2.5db，信道间的串扰小，隔离度大，不同波长信号间影响小。在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器。
1.光栅型光波分复用器
闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。
2.介质膜滤波器型光波分复用器
目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。其波长与光纤损耗的关系见图4。每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。
五、WDM技术的主要特点
1.充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。
2.由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。
3.由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。
4.根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。
光通信研究论文范文2
北京邮电大学信息光子学与光通信研究院徐坤教授在平凡的教育岗位上默默耕耘，爱岗敬业，为人师表，教书育人，深受学生爱戴。
在教学方面，徐坤承担了多门本科生和研究生课程的教学工作，并荣获了2007年北京高校第五届青年教师教学基本功比赛二等奖；在教学改革方面，相关成果参与获得北京市教学成果一等奖。他积极采用现代化的多媒体教学手段，将专业知识传授与德育、人生观教育紧密结合，教学生动活泼；他积极探索双语教学并在教学活动中渗透人文、社科知识介绍，教学工作广受好评。
在科研方面，徐坤承担或参与了国家“863计划”、自然科学基金、国际合作、总装预研等10项部级研究课题，其中主持6项部级课题，包括1项国家“863计划”重大（主题）项目课题。在微波光子技术及其光纤无线融合接入应用方向取得国内领先、国际先进的研究成果。依托上述课题和成果，他在本领域高水平的国际学术期刊和国际会议上115篇，其中SCI检索论文54篇，本领域国际最高水平国际会议论文28篇，国际会议特邀报告7篇；出版国内第一部有关光载无线技术的专著，相关成果入选“2008年中国光学重要成果”；与相关企业合作，研制出国内首套光载无线交换机及其应用系统，目前，该产品已通过包括电信入网许可在内的相关认证，在电信、电网、地铁、大学和国防部门等多家单位得到推广应用。
徐坤近几年还先后指导了3名校优秀本科毕业论文获得者、5名校优秀硕士论文获得者和1名教育部全国百篇优秀博士论文提名获得者。5名校优秀硕士论文获得者中有4名在国外知名大学攻读博士学位，其中，2007年校优秀硕士论文获得者武晓霞还荣获2009 IEEE光子学年度最佳学生奖，2009年度中国政府海外杰出留学生奖。
在社会工作方面，徐坤担任信息光子学与光通信研究院系统与网络中心支部书记，积极组织支部成员全力参与信息光子学与光通信国家重点实验室的申请工作，为信息光子学与光通信国家重点实验室的成功申请作出了突出贡献。作为2009年亚太微波光子学年会（APMP2009）的组织委员会主席，他成功组织了2009年亚太微波光子学年会，极大地提升了北京邮电大学在该研究领域的影响力。此外，他还担任了IEEE光纤无线融合技术分委员会（FiWi-TC）委员、亚太微波光子学会技术委员会委员以及4次国际会议的分会主席。
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关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02
一、介绍
光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。
光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。
因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。
二、课程特点及专业培养目标
光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。
我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。
三、教学改革探索
1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。
2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。
3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。
4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。
参考文献：
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光通信研究论文范文4
关键词：偏振光 海洋光学 退偏振 衰减系数
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0009-02
光的偏振信息在海洋光学中有重要地位，研究光子的偏振态可以应用于诸多领域，通常在进行蒙特卡洛模拟时候不考虑光的量子特性，在判断光子是否被吸收时候采用阈值与光子的权重进行比较；本文在进行蒙特卡洛模拟时考虑了光子的量子特性，光子每次与粒子作用都有一定的概率被吸收。
1 海水中光子的散射
1.1 海水信道
光在海水信道中传输，将会与海水相互作用。海水中粒子比较复杂，通常采用一分布函数就可描述海水中粒子半径在0.5到100um的粒径分布情况，其表达式如下：
（1）
为参考直径；为粒子数密度。
1.2 Mie理论
斯托克斯矢量完全包含光子的偏振信息，为简化模型，假定与光子作用的颗粒为球形粒子，此时单次散射化简为：
（2）
公式中4×4的矩阵被称作Mueller矩阵。是散射角，，，和由散射振幅函数求得的。
2 蒙特卡洛模拟流程
初始时刻假定光子沿着（0，0，1）入射，初始位置为（0，0，0），选择一个初始参考平面（如XOY），入射Stokes矢量S0根据该平面规定。光子在介质中传播时随机步长为：
（3）
P是（0，1]之间的随机数，每产生一个随机步长该光子就碰到粒子。碰到粒子后根据公式（1）对碰撞粒子进行抽样，确定粒子的参数。
光传输的一个重要问题就是确定散射角和方位角，在本程序中根据散射相函数求得散射角和方位角，散射相函数为：
（4）
选择散射角和相位角的过程是：随机的产生一个0到1之间的数，以及一个0到的随机角度和一个0到的角度，若≤，则认为该角度和是本次散射的散射角和方位角；若≥，则重新产生一个随机数和两个随机角度进行比对。
在海水信道中权重因子，表示光子在碰撞时候的生存几率。根据量子力学原理判断光子在碰撞时是否被吸收。具体操作是：产生一个随机数和进行比较，若，则光子被吸收；若，则光子被散射。光子传输至探测器所在位置后，若满足口径和视场角的条件则可以被探测到。
3 结果和讨论
通过蒙特卡洛模拟程序研究了偏振光子在一类水体中的传输特性，为简化模型，模拟选择数据时主要参考浮游生物的参数：（如表1）
（1）光的衰减。
光的衰减情况将会影响光传输的效率，因而首先我们模拟了在三种不同浑浊程度的海水中光的衰减情况传输随着距离的增加光子数目在不断减少，对不同浑浊度的海水，最大距离也不相同，对于清澈的海水，在传输距离为100 m处，接收到的光子数为发射光子数的4.9%左右，这和理论值5%也很接近。
模拟波长为480 nm的光在清澈海水中传输至60 m光子衰减随着口径和视场角的变化，结果如图2，从图中数据可以看出，光子总数随着口径的和视场角的增加而增加，但程度很低，因此口径和视场角的大小对效率有影响，但并不明显。在考虑到背景光的影响之后，研究光偏振的变化应选择小口径和小视场角。
（2）退偏比。
图3是研究退偏比随着接收端口径和视场角的变化。可以看出随着口径和视场角的增加，接收到光子的退偏比也在增加，但是其退偏比几乎为0，说明接收到的光子的状态和光子初始状态基本相同。分析其原因：首先，探测到光子大多未经散射的；其次，散射光子中绝大多数发生散射一次的小角度散射就被探测到。故我们得出以下结论，海水信道中粒子散射对光子的偏振态影响不大。
4 结论
本文结合海水的光学性质以及光子的量子性，通过数值模拟研究偏振光在海水中的传输特性。研究了在清澈海水中光子的衰减情况和偏振态变化情况，并研究光子的退偏比随接收端口径和视场角的变化情况。我们的研究结果表明，海水信道对光子的偏振态影响不大，退偏比的变化在10-5量级。
参考文献
光通信研究论文范文5
你的天方夜谭，我来成全
23年前，34岁的谭立英在北京图书馆查阅资料，准备她的硕士毕业论文。查阅了上千篇资料后，有关卫星激光通信的数据让她眼前一亮――卫星与卫星间、卫星与地面间用“光”连接起来，可以形成空间的信息高速公路。要是能在浩瀚空间建立一个无线光网络，实时进行高速信息传输，这将是一件多么了不起的事情啊！
这个想法令谭立英兴奋不已，可当她着手去做这件事情时，难度大于想象。彼时，她是哈尔滨工业大学物理系的教师，一个5岁孩子的妈妈，每天一边上课，一边做硕士论文，还要照顾孩子。丈夫加同事马晶远在日内瓦深造。在当时那个年代，卫星微波通信还不成熟，更不要说是卫星激光通信，几乎所有的人都认为谭立英的想法是天方夜谭，包括谭立英当时的导师。
导师劝她：“方向虽好，但难度太大了，难以毕业。你要坚持做这个，硕士论文所需的研究费用还要你自己解决。”谭立英点点头，说：“会想到办法的。”其实，她一点办法都没有，她只是怕丝毫犹豫都会让心中燃烧的激情之火熄灭。她34岁了，不想在这个能有所成就的年纪里，提前老气横秋。
谭立英没有想到，为了她的项目，丈夫提前回国。他把家里所有存款取出来，一共不到2万元，对她说：“没经费，我们就用家里的钱，我陪着你一起干。”
久别重逢，夫妻俩的卿卿我我就是通宵地讨论那片科学的空白之地。5岁的女儿听得厌烦了，嫉妒地对爸爸说：“你都有一年多没看到我了，我还是没有你们的课题重要，我真想变成天上的卫星，让你们天天研究研究我。”女儿的话，把夫妻俩逗笑了。谭立英亲亲女儿，牵牵丈夫的手，看看窗外的夜空，想想自己即将要做的连结天与地的事情，她的幸福神圣而隐秘。
连接天地的幸福，神圣隐秘
创业之初的日子无比艰难。他们的实验室设在一间地下室里，潮气重，所有的纸质材料因浸入了潮气而变得绵软，难以翻阅。马晶放了一个除湿机，每天都能抽出三箱水来。
家里的积蓄和微薄的工资是全部科研经费，谭立英不得不算计着花。为了节省费用，谭立英出门能步行绝不坐公交，坐火车也只买硬座，餐桌上长年是白菜土豆。女儿三番两次抗议后，每周的土豆炖白菜里可以出现几片肥瘦相间的肉，算是改善了伙食。以至于女儿说：“在咱们家，实验是亲生的，我是马路上捡来的。”
尽管如此，困难依然接踵而至。建立理论模型需要实验测试验证，没有经费就没有最基本的实验设备，初步的原理验证无法进行。一天，马晶略带得意地安慰妻子：“咱们的仪器有了。”他卖起关子说，这是个秘密。
两天后，马晶神秘地把妻子带到实验室。拉开实验室门的一刹那，谭立英惊呆了――地上摆了一堆破烂。马晶如数家珍：“这是教学实验室报废的仪器，有些修一修兴许能用。”谭立英半信半疑。之后的几天，夫妻俩在实验室忙活开了。他们首先将这些破烂整理归类，凑成了几件“整尸”，然后“解剖”“移植”“再造”“重组”，它们重新变成了实验设备。七天之后，实验设备开始集体工作，半个月后，他们完成了测试验证。谭立英获得了有效的发射测试数据，完成了她的毕业论文。
论文写下最后一个句号时，谭立英不得不为当天的晚餐发愁――研究已经花光了家中全部的积蓄，晚餐在哪里都成了问题。为了安慰女儿，马晶对女儿说：“妈妈的论文完成了，这是个非常值得祝贺的日子，按照行规，今天得吃白水煮面，意味着万事顺顺利利。”一家三口用开水干杯，以白水煮面条充饥。
当晚，女儿睡后，马晶对谭立英说：“研究卫星激光通信是一个从无到有的工作，以后还会有更多的困难，你要做好思想准备。你只要记住一条，我一直在你身边，你不是一个人。”
谭立英看看熟睡的女儿，满心愧疚。马晶拍拍她的肩膀，说：“她会理解的，你应该想到这个过程本身对她就是一种富养。”
有种浪漫，身心相伴
1995年，“弹尽粮绝”的秋天，谭立英带着硕士论文和几十袋方便面住进了北京阜成路8号航天部招待所。倔强的她要给这个研究项目跑出一笔经费来。
跑经费的日子也是谭立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情，冷言冷语也是常听的，很多时候谭立英转身出门时，泪水就滴在了衣襟上。作为一个知识分子，她的自尊不允许她在别人面前以眼泪获得支持。每一次，当眼泪于人前夺眶而出时，她都借口去卫生间，哭够了，再回来继续陈述她的研究。
没有任何门路的谭立英完全是用研究热情打动了航天部的工作人员。几乎每一个看了她论文的人都会惊奇地问：“是谁支持你做卫星激光通信研究的？”“我丈夫。我们没有项目经费支持，是拿自己家里钱做的。”
陈芳允院士――中国卫星测量、控制技术的奠基人之一，“两弹一星功勋奖章”获得者，863计划的倡导者之一，读了谭立英的毕业论文，了解了他们所做的工作之后，激动地说：“你们做得非常好！国家需要卫星激光通信，也一定会支持你们的研究工作。希望你们能继续做下去，不要有任何顾虑。”此后，马晶和谭立英陆续获得了来自哈尔滨工业大学和航天五院的科研基金，建立了团队，研究工作也逐步进入正轨。
试验进入收尾阶段时，由于估计不足，科研经费又一次出现了短缺。大家自带行李，挤进了租来的简易房。马晶、谭立英把家里的电视机、窗帘、大米、土豆等一股脑地搬进了这个“新家”。所有研究人员每天中午只吃6元的盒饭。到了晚上，谭立英又变身为厨师，她拿出科研精神钻研厨艺，每天不重样地为大家做上一顿像样的饭菜。
2011年10月25日，让谭立英夫妇铭记一生的日子，那是中国首次星地激光链路双向捕获跟踪试验成功的日子。试验现场的大屏幕上，“海洋二号”卫星以时速2万余千米的速度疾驰而来，它经过试验区域的时间只有几分钟。卫星光信号与地面光信号准确对准，实现了快速双向捕获、链接并跟踪。
11秒！地面终端就成功捕获到星上终端发出的光信号。这一刻，谭立英期盼了太久。马晶说，20年，比他想象的时间还要短些，他甚至做好了打30年或者50年持久战的准备。
这次试验的成功是中国卫星通信技术发展史上的一个里程碑。它标志着中国在空间高速信息传输这一航天高技术尖端领域走在了世界发展前列。这也是世界上首次星地直接探测高速激光通信链路新技术试验取得圆满成功。这为在空中搭建无线光网做好了准备。
光通信研究论文范文6
关键词：白光LED，光通信，无线高速数据通信，语音信号传输。
中图分类号： TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（B）-0000-00
1 引言
可见光通信技术（VLC，Visible Light Communication）的研究与发展与射频无线通信相比，具有无需频带申请、造价低，小尺寸，高增益接收等众多优点。可见光通信技术最早由日本科研人员提出并展开研究，而我国也早在2008年由暨南大学教授陈长缨研制出国内首台白光LED可见光通信样机。但目前光通信系统大多仍在实验阶段，且LED白光灯响应频率低、传输距离有限、光的散射等因素都是影响LED光通信发展的巨大问题。
2 光通信相关技术研究
本系统以FPGA为核心，通过PIN光电二极管获取白光LED的光信号，经过电流-电压转换，电压放大，电压比较，将发送端传播的信号完整的还原。本系统设计可分为以下模块：信号的AD转换模块（analog to digital）、编码模块（coding block）、白光LED的驱动模块（white LED drive block）、白光LED的接收模块（optical receive block）、解码模块（decoder block）、DA转换模块（digital to analog block）、滤波模块（filter block）、语音模块（voice block）。下面对白光通信系统各模块进行逐一论证分析。
2.1白光LED的驱动模块论证与选择
DD311芯片是单通道输出的LED横流驱动器，内部建有电流镜与电流开关组件，它是专门为驱动大功率LED而设计的芯片。DD311可以驱动高达1A的渗入电流，并可通过调整参考输入（IREF）电流来任意设定输出电流的大小。输出电流约为100倍的输入电流，输入电流可由调整外挂电阻或偏压电压来设定。微调或使能偏压电压可校正LED的亮度，芯片的输出端可以承受高达33V的电压，可以支持多个大功率的LED串接使用。内建输出使能端，可轻易的实现大功率LED的高灰阶应用 。
2.2白光LED的驱动模块论证与选择
SFH206光敏二极管（light sensitive diodes）的接收面积比较大，可以大幅度提高信号灵敏度和传输距离，价格也比较便宜。
2.3比较器的选择论证与选择
LM311是高灵敏性的电压比较器，能工作在5.0到30伏单位电源或正负15伏分离电源上，它的输出可以驱动以地为参考或以正电压为参考、或以负电压电源为参考驱动的负载。可以驱动各种逻辑。在电流达到50毫安时，此输出还可以把电压切换到50伏。并且此电压比较器适用于高速比较电路，较LM393等常用芯片比较速度快的多，适合于本设计中高速信号的比较。
2.4编码方式的论证与选择
编码方面选用4B5B编码，4B5B编码是一种冗余编码体系，用5比特（bit）的编码来编码4比特的输入数据。这种编码方式要求每个5比特码组中不含多余3个“0”， 或 者不会少于2个“1”。将5比特码组转换成电信号的波形采用了NRZI，及不归零制，且在每个“1”的持续时间的开始处都有电平跳变。该编码方法已经广泛用于100Mbps以太网和FDDI环形网。这种编码的特点是将欲发送的数据流每4bit作为一个组，然后按照4B/5B编码规则将其转换成相位5bit码。5bit码总共有32种组合，但只采用其中的对应4bit码的16种，其他的16种或者未用，或者用作控制码，以表示帧的开始和结束，光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。
2.5缓存方式的论证与选择
双口RAM缓存。双口RAM是常用的多端口储存器，是可以允许多CPU同时访问的储存器，可以大大提高通信效率，并没有对CPU过多的要求，特别适合各种异种CPU之间异步高速系统中。双口的RAM是最常见的共享式多端口存储器，它最大的特点就是存储数据共享。一个存储器配备两套独立的地址、数据和控制线，可允许两个独立的CPU或控制器同时异步的访问储存单元。数据共享后，必须存在访问仲裁控制。内部仲裁逻辑控制提供以下功能：对同一地址单元访问的时序控制；存储单元数据块的访问权限分配；信息交换逻辑（例如中断信号）等。
2.6 滤波器的选择与论证
数字滤波（digital filter）稳定，可靠性高，并不存从在阻抗匹配（impedance matching）、特性波动、非一致性等问题，最重要的是数字滤波器可以轻松实现高阶滤波器（higher order filters）设计，衰减系数大。此方案中采用基于窗函数（window function）的FIR数字滤波器设计，滤波效果明显。
3 系统理论分析与计算
3.1 总体框图设计
3.2白光LED电路
白光驱动DD311是专门驱动LED灯的芯片，是单通道的LED横流驱动器，可以驱动高达1A的渗入电流
3.3参数计算及原理论述
白光LED的接收电路，由三个运放组成，第一个为电流-电压转换器，第二个为电压放大器，第三个为电压比较器。在高增益的情况下，给电流-电压转换器增加电压增益会增大带宽。由于有了这部分的增益，转换器相应的阻抗就会减少，而此时相应的总跨阻抗不会减少。这样随着阻抗的减少，寄生电容旁路造成的带宽限制会相应的增加。然而电流-电压转换器与电压增益之间的结合降低了噪音性能，产生了一个带宽和噪音之间平衡的问题。明智的设计可以令带宽的增加程度大于噪音的降低程度，经分析之后有两种方案可以解决此问题，一个是简单的在电流-电压转换器后面增加一个电压放大器，另一个就是给电流-电压转换器自身增加电压增益，在这里我们采用的是第一个方案，因为它可以提高更多的带宽。在图2中，位于电流-电压转换器后面的放大器是提供电压增益，并产生一个总的输入到输出的互阻。值很大时，这个阻抗的降低会减小电阻对寄生旁路的敏感度，同时也会使带宽以因子提高。然而由于增加的放大器的带宽有限，造成了带宽可以提高的上限，但在本次设计当中，带宽足够，所以就不再考虑增加带宽的更优化的电路。第三个运放是比较器。它将一个模拟电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。由于接受到的信号有些变形和失真，因此对信号应该再次进行判决和处理，将信号还原。通过幅度检测来实现信号的判决再生，把输出的信号与参考电压进行比较，在输出端以数字信号“0”或“1”表示比较结果，从而将PIN输出的信号还原为数字信号。
4 总结
可见光通信因其保密性好，无需频带申请等优势，已成为一种新兴的无线通信技术，各国都对其不断经行研究分析，随着研究分析的深入，可见光通信系统的应用必将越来越广泛。
参考文献
[1]胡国永，陈长缨，陈振强.白光LED照明光源用作室内无线通信研究[J].光通信技术，2006， 30（7）：46-48
