多进制相干编码信号的双向高速空间激光通信研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61675177
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    16.0万
  • 负责人：
    高士明
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Free-space laser communications have the potential to be used in ocean voyage, emergency rescue, navigation, air transport, aerospace measurement and control, and other aspects due to their advantages of large transmission bandwidth, security, light weight, low power consumption, and small size. Compared to the direct detection, free-space laser communication systems based on coherent modulation and heterodyne (homodyne) detection have shown more advantages in transmission rate, sensitivity, resistance to atmospheric distortion and compensation. In particular, multi-level coherent modulated signals can be used to improve the spectrum efficiency of the optical carrier and hence increase the transmission bit rate. In this project, we plan to investigate high-speed and bidirectional free-space laser communications with multi-level coherent modulated signals. Bidirectional free-space laser communication will be realized with 20 Gb/s and beyond multi-level coherent modulation signals such as quadrature phase-shift keying (QPSK) and quadrature amplitude modulation (QAM) signals in kilometer-level distance. This project will be the first exploration of kilometer-level free-space laser communications with multi-level coherent modulated signals. It will provide practical technologies and valuable solutions for long-distance high-speed free-space laser communications, and do contributions to the future large-scale free-space communication applications in the field of military and civilian.
空间激光通信因其传输带宽大、安全性好、重量轻、功耗低、体积小等优点，在远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等方面具有重要应用。和直接探测相比，基于相干调制/外差(零差)探测的空间激光通信在传输速率、灵敏度、抗大气干扰和补偿等方面更具优势，特别是通过多进制高阶编码可以有效提高频谱利用率，进一步增大传输速率。本项目拟研究多进制相干编码信号的高速双向空间激光通信，采用正交相移键控(QPSK)、正交振幅调制(QAM)等多进制高阶相干编码实验实现千米级别距离的20 Gb/s及以上高速双向空间激光信息传输。本项目将是在千米级别距离上对多进制相干编码空间激光信息传输的首次探索，将为中长距离高速空间激光通信提供实用技术和有价值的解决方案，为未来军事和民用领域的大规模空间通信应用做出贡献。

结项摘要

空间激光通信因其传输带宽大、安全性好、重量轻、功耗低、体积小等优点，在远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等方面具有重要应用。和直接探测相比，基于相干调制/外差(零差)探测的空间激光通信在传输速率、灵敏度、抗大气干扰和补偿等方面更具优势，特别是通过多进制高阶编码可以有效提高频谱利用率，进一步增大传输速率。本项目研究了多进制相干编码信号的高速双向空间激光通信，采用正交相移键控(QPSK)多进制高阶相干编码，实验实现了1千米距离的20、30、40 Gb/s高速双向空间激光信息传输，分析了大气信道对信号传输质量的影响。结合波分复用技术，实验实现了速率高达120 Gb/s的1千米空间激光相干通信传输，结果表明相干编码和波分复用技术在空间激光通信中具有良好的兼容性。针对载荷受限的应用场合，基于半导体光放大器或者电光调制器提出了适用于高速传输的逆向调制反射(MRR)新方法，实现了20 Gb/s的逆向调制反射传输。提出并验证了基于单个光电探测器的多孔径相干接收系统，有望提高空间激光通信的接收灵敏度。本项目是在千米级别距离上对多进制相干编码空间激光信息传输的首次探索，将为中长距离高速空间激光通信提供重要的理论指导、实用技术和有价值的解决方案，为未来军事和民用领域的大规模空间通信应用做出贡献。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（5）
Experimental demonstration of nonlinear enhancement in a graphene-deposited microfiber
石墨烯沉积微纤维非线性增强的实验演示
  • DOI：
    10.1364/ao.56.005242
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Applied Optics
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Zhihua Tu;Qiang Jin;Hangyu Bai;Xiaoyan Wang;Shiming Gao
  • 通讯作者：
    Shiming Gao
Experimental demonstration of bidirectional up to 40 Gbit/s QPSK coherent free-space optical communication link over ~1 km
超过约 1 公里的双向高达 40 Gbit/s QPSK 相干自由空间光通信链路的实验演示
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2017.11.024
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Xianglian Feng;Zhihang Wu;Tianshu Wang;Peng Zhang;Xiaoyan Li;Huilin Jiang;Yuwei Su;Hongwei He;Xiaoyan Wang;Shiming Gao
  • 通讯作者：
    Shiming Gao
Directly modulated green-light diode-pumped solid-state laser for underwater wireless optical communication
用于水下无线光通信的直接调制绿光二极管泵浦固体激光器
  • DOI：
    10.1364/ol.42.001664
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Xu Jing;Kong Meiwei;Lin Aobo;Song Yuhang;Han Jun;Xu Zhiwei;Wu Bo;Gao Shiming;Deng Ning
  • 通讯作者：
    Deng Ning
Integrated wavelength conversion for adaptively modulated WDM-OFDM signals in a silicon waveguide
用于硅波导中自适应调制 WDM-OFDM 信号的集成波长转换
  • DOI：
    10.1364/oe.25.031417
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Xiaoyan Wang;Xianglian Feng;Lingchen Hunag;Changjian Guo;Xuezhi Hong;Shiming Gao
  • 通讯作者：
    Shiming Gao
Ultra-Broadband Nonlinearity Enhancement based on a Novel Graphene-Silicon Hybrid Waveguide: Structure Design and Theoretical Analysis.
基于新型石墨烯-硅混合波导的超宽带非线性增强：结构设计与理论分析
  • DOI：
    10.1038/s41598-017-12554-6
  • 发表时间：
    2017-09-25
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Jin Q;Li X;Chen J;Gao S
  • 通讯作者：
    Gao S

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其他文献

四进制自由空间激光通信信号的支持向量机检测算法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    光学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何宏炜;吴志航;于召新;冯湘莲;江荷馨;高士明
  • 通讯作者：
    高士明

其他文献

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高士明的其他基金

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  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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