基于直接探测相干接收阵列的空间分集高灵敏度空间激光通信研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61875172
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Free-space coherent laser communication has unique advantages in high-speed information transmission due to its high spectral efficiency, but it requires higher receiving sensitivity in principle, especially under the atmospheric turbulence. Space diversity based on arrayed receivers is effective to improve the receiving sensitivity. However, the existing arrayed coherent receivers are all based on the principle of balanced detection, and a pair of balanced photodetectors have to be used to receive a branch signal. In this project, we plan to study the high-sensitivity free-space laser communication using the space diversity based on single-photodetector direct-detection coherent receivers. Coherent modulation formats will be directly detected by a single detector, and the space diversity technology based on arrayed direct-detection coherent receivers will be explored to improve the receiving sensitivity. The receiving sensitivity of 10 dB PPB is pursued for 20 Gb/s high-speed coherent signals. Also, the receiving performance of the spatial diversity based on direct-detection coherent reception will be tested using high-speed coherent modulation formats under simulated atmospheric environment and outdoor long distance conditions. This project will be the first exploration of the space diversity based on direct-detection coherent receivers. It will provides important theoretical guidance and practical techniques for long-distance and high-speed coherent free-space laser communications, and provides references for the future space communication applications in the fields of military and civilian.
相干空间激光通信因其高频谱利用率在高速信息传输方面具有独特优势,但从原理上需要更高的接收灵敏度,特别是在大气湍流影响下提高灵敏度至关重要。基于接收机阵列的空间分集可以有效提高接收灵敏度,但现有的相干接收机阵列都是基于平衡探测原理的,接收一个分支信号需要一对平衡光电探测器。本项目拟研究基于单探测器直接探测相干接收空间分集的高灵敏度空间激光通信,利用单个探测器直接探测多进制相干编码信号,将直接探测相干接收机组成接收阵列,研究其空间分集对多进制相干编码信号接收灵敏度的提高,将20 Gb/s以上高速信号的接收灵敏度提高到10 dB PPB,并在模拟大气和室外长距离条件下实验测试基于直接探测相干接收空间分集技术的高灵敏度相干空间激光通信链路性能。本项目是对直接探测相干接收空间分集问题的首次探索,将为长距离高速相干空间激光通信提供重要的理论指导和实用技术,为未来军事和民用领域的空间通信应用提供参考。

结项摘要

相干空间激光通信因其高频谱利用率在高速信息传输方面具有独特优势,但从原理上需要更高的接收灵敏度,特别是在大气湍流影响下提高灵敏度至关重要。基于接收机阵列的空间分集可以有效提高接收灵敏度,但现有的相干接收机阵列都是基于平衡探测原理的,接收一个分支信号需要一对平衡光电探测器。本项目研究了基于单探测器直接探测相干接收空间分集的高灵敏度空间激光通信。分析了使用单个光电探测器从混频光场中恢复完整相干信号的原理,并建立了多进制相干编码信号从发射端到接收端的完整大气传输理论模型,得到了基于单探测器直接探测相干接收阵列的优化配置方案,并实验实现了20 Gbit/s的QPSK信号空间分集接收,采用双SPD相干接收机阵列实验获得了2~3 dB的性能增益;将OFDM信号与空间分集接收相结合,进一步提高了空间激光通信的系统性能;建立了无人机空间激光通信的链路模型,分析了空间分集接收对无人机光通信链路的性能提升。本项目是对直接探测相干接收空间分集问题的首次探索,这些研究工作的开展,为实现高灵敏度的长距离高速相干空间激光通信奠定了理论和实践基础,为未来军事和民用领域的空间通信应用提供参考。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
[formula omitted] mid-infrared silicon-rich silicon nitride/silicon hybrid nonlinear waveguides
【公式略】中红外富硅氮化硅/硅混合非线性波导
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2020.126544
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Tu Zhihua;Guan Xiaowei;Chen Daru;Hu Hao;Wang Xiaoyan;Gao Shiming
  • 通讯作者:
    Gao Shiming
Spatial diversity detection using single-photodetector coherent receiver array for free-space optical communications
使用单光电探测器相干接收器阵列进行自由空间光通信的空间分集检测
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2022.129242
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yang Huang;Weimin Xu;Xinyi Zheng;Yufei Guo;Shiming Gao
  • 通讯作者:
    Shiming Gao
Continuous-wave THz difference frequency generation based on kHz-linewidth dual-wavelength single-longitudinal-mode Er-doped fiber laser and DAST organic crystal
基于kHz线宽双波长单纵模掺铒光纤激光器和DAST有机晶体的连续波太赫兹差频产生
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2022.107912
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics & Laser Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xun Cai;Tongtong Xie;Qiujun Ruan;Pan Pan;Sijie Chen;Jian Luo;Hongyan Fu;Daru Chen;Shiming Gao
  • 通讯作者:
    Shiming Gao
Performance Improvement of the Free-Space Optical Communication Link Using Spatial Diversity Reception-Assisted OFDM Signals
使用空间分集接收辅助 OFDM 信号提高自由空间光通信链路的性能
  • DOI:
    10.3390/app12146828
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Huang;Xinyi Zheng;Yufei Guo;Shiming Gao
  • 通讯作者:
    Shiming Gao
High-speed modulating retro-reflectors with optical phase conjugation compensation
具有光学相位共轭补偿的高速调制后向反射器
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2021.127629
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Chen Junfan;Yu Zhaoxin;Wang Tianshu;Liu Zhi;Gao Shiming
  • 通讯作者:
    Gao Shiming

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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

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          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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