利用光纤组束获得机载软杀伤高功率光源

提出了利用光纤组束技术获得机载软杀伤高功率光源的想法。分析了双包层光纤激光器的工作原理,简单介绍了非相干组束的原理和缺陷,重点阐述了并联主振荡相干组束方法及相干组束的优势。分析表明相干组束光纤激光器是未来机载软杀伤高功率光源的必然选择。     

面向定向能应用的光纤激光谱组束系统设计

针对定向能激光武器系统对结构紧凑的高功率、高质量光纤激光源的需求,提出了一种新颖的基于凹面光栅的光纤激光谱组束方案。该系统可将组束激光直接聚焦到目标点,且可以根据目标点位置的不同,通过对各组束阵元输出端位置的实时调整,实现对目标的灵活跟踪。分析了基于凹面光栅光纤激光谱组束系统的工作原理,设计了用于组束的闪耀光栅结构的凹面光栅,阐述了系统实现目标跟踪的原理。根据目标点位置的不同,通过调整系统状态,可使该系统适应不同目标距离的应用需求,非常适于激光定向能系统应用。     

天基激光清除小尺度空间碎片变轨模型研究

通过选取LEO区域中两种典型材料的小尺度空间碎片,分别建立了相应的强激光与靶材的冲量耦合模型,研究了高能脉冲激光与靶材作用下碎片速度的变化规律。在此基础上建立了激光辐照作用下小尺度空间碎片的变轨模型。通过仿真分析,对假定功率激光器作用下两种典型材料空间碎片轨道参数的变化规律进行了数值模拟,并讨论分析了碎片自旋角速率及不同功率的激光器对碎片清理效能的影响规律。研究结果表明,在假定功率的天基平台激光器作用下能在一个飞行周期内辐照两种典型材料碎片达到降轨清除效果,为天基平台激光清除空间碎片技术的应用提供了必要的理论基础。     

多种调制格式微波信号的光学产生方案

提出了一种基于偏振调制器（PolM）和Sagnac环级联的多调制格式微波信号的光学产生方案。理论分析了PolM在基带编码信号的驱动下产生偏振键控（PolSK）信号的基本原理,Sagnac环中嵌有两个马赫增德尔调制器（MZM）,分别对顺时针和逆时针传输的PolSK信号进行独立调制。通过合理调整两个MZM的驱动信号,实现了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）微波信号的产生。在仿真实验中,产生了比特率为2 Gbit/s的40 GHz ASK信号、20/40 GHz FSK信号和20 GHz PSK信号,同时验证了比特率和载波频率的宽带可调谐性。Sagnac环结构提升了系统的稳定性,并且针对每种调制格式的微波信号,在不改变链路结构的情况下其比特率和载波频率都可以通过控制基带编码信号和MZM的射频驱动来进行独立且灵活的调谐。     

面向通雷一体化的啁啾调制倍频LFM产生研究

提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波,将单啁啾LFM信号调制到该载波上,经过光电转换后,可以产生啁啾极性可调的LFM信号,且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号,时宽带宽积扩展为8倍;对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量,并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果;在通信功能的仿真验证中,接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术,可产生三角波调频信号,从而实现雷达的速度、距离联合测量,提升雷达探测分辨率,并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。     

基于旋光-双反射结构的星载量子密钥系统精跟踪镜研究

提出了一种适用于星载量子密钥分发的偏振无关精跟踪反射结构,反射结构利用旋光晶体和两面材质相同的反射镜实现偏振态的自动补偿。仿真结果显示,普通的反射镜对于偏振态的影响极大,从量子误码率上来看,折射率为1.52的单面精跟踪反射镜将引入40%左右的误码率。而旋光-双反射结构最大仅引入了0.25%的量子误码率,特别是在零偏转附近的量子误码率趋近于零。     

随机业务下卫星光网络链路容量优化设计

在随机业务条件下,用离线分析法对单层和双层卫星光网络星间激光链路容量进行了优化.引入3种不同特征的网络业务,定量分析了业务分布对系统容量设计的影响.仿真结果表明,优化链路容量在高斯业务条件下变化最缓慢,其次为指数分布和均匀分布业务.研究结果可为卫星光网络链路容量规划提供有益的参考.     

基于代数连通度优化的空间信息网络分布式拓扑控制方法

针对空间信息网络中节点高速运动导致的网络拓扑结构难以长期稳定的问题,本文提出了基于代数连通度优化的网络动态拓扑控制方法,通过少量链路调整来维持网络拓扑的稳定性.为减小空间信息网络节点持续相对运动对网络拓扑结构稳定性造成的不利影响,针对网络初始化和网络重构场景,采用图论中的拉普拉斯矩阵特征值优化思想,构建了星上资源约束条件下的加权代数连通度最大化模型.为降低计算复杂度来实现网络拓扑的捷变控制,提出了基于连通矩阵弱摄动的动态网络拓扑控制策略.研究结果表明,提出的算法能够通过内点法,可高效地得到次优解,且次优解与全局最优解十分接近.     

M-QAM调制下高空平台OFDM光链路误码性能

针对Gamma-Gamma分布大气湍流效应、几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响,研究了高空平台OFDM光链路通信模型的误码性能。建立了基于M-QAM调制的高空平台OFDM光链路通信模型,获得了OFDM光链路的载波噪声比,推导出总平均误码率的闭合表达式。仿真分析了在不同大气湍流强度、QAM调制阶数、抖动标准差和波束宽度等参数条件下,链路误码率与发射功率的关系。研究结果表明,在弱湍流条件或归一化抖动标准差小于0.6时,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度较为缓慢;不同QAM调制阶数或归一化波束宽度条件下,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度不明显。     

卫星光网络标准化数据传输与虚拟信道复用研究

针对激光链路中不同业务数据传输效率低的问题, 提出传输帧再封装单元(TFRU)设计方法。 TFRU采用虚拟信道(CVC)技术,通过对业务数据二次封装与VC复用实现传输数据格 式与速率的统一。 为进一步提升复用效率,提出基于TFRU的VC优先级调度算法,依据TFRU的封装原理 与信源数 据到达率,定义了由VC优先级和帧紧迫度决定的动态帧优先级,并给出VC优先级调 度的具体方 法。仿真表明,采用TFRU后系统吞吐量提高了3.054M,调度时延减少0.918s,较大提升了 系统性能; 只有当TFRU的传输速率大于各信源数据率的总和时,缓存需求才能被满足;基于TFRU的优先 级算法通过对不同信源TFRU帧的动态调度,保证了各VC中TFRU帧的调度公平性。