54 日盲紫外光通信军事应用初探-裴承山(4)

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紫外光通信用日盲型LED_研究进展

紫外光通信用日盲型LED_研究进展

第 44 卷第 10 期2023年 10 月Vol.44 No.10Oct., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE紫外光通信用日盲型LED研究进展郭春辉1,孙雪娇2,郭凯3,张晓娜3,王兵2,3,魏同波2,王申1,苏晋荣1,闫建昌2,3,刘乃鑫2,3*(1. 山西大学物理电子工程学院,山西太原 030000; 2. 中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心,北京 100083;3. 山西中科潞安紫外光电科技有限公司,山西长治 046000)摘要:紫外光通信在激光雷达、战术通信、航空航天内部安全通讯和片上集成通信等领域有着重要应用前景。

传统的紫外光通信LED光源的调制带宽窄、输出光功率低和制造工艺复杂等缺点限制了它在长距离、高速率通信和片上集成通信领域的广泛应用。

实验表明,增加单个器件发光面积可提升光输出功率,但增加的器件电容对带宽提升是不利的,因此紫外光通信LED未来的重要研究方向是提升并优化带宽的同时增加器件的光功率密度。

UVC Micro⁃LED器件有着光提取效率高、时间常数小、载流子寿命短、调制速率快及工作电流密度高等出色性能,因此在通讯领域受到科研界和工业界的广泛青睐。

本文总结了紫外LED、特别是UVC Micro⁃LED的相关研究进展,并重点介绍了它们在光通信及其片上集成互联方面的应用。

研究发现,对UVC Micro⁃LED及其阵列制备与性能提升加强研究,是未来提升自由空间和片上互联紫外通信系统性能的最佳解决方案之一。

关键词:紫外光通信;微尺寸发光二极管;调制速率;片内集成光通信;光提取效率中图分类号:TN312.8 文献标识码:A DOI: 10.37188/CJL.20230099Recent Progress of Solar Blind Light Emitting Diodes for UltravioletOptical Wireless Communication UseGUO Chunhui1, SUN Xuejiao2, GUO Kai3, ZHANG Xiaona3, WANG Bing2,3,WEI Tongbo2, WANG Shen1, SU Jinrong1, YAN Jianchang2,3, LIU Naixin2,3*(1. College of Physics And Electronic Engineering, Shanxi Unversity, Taiyuan 030000, China;2. Research and Development Center for Semiconductor Lighting Technology, Institute of Semiconductors,Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China;3. Shanxi Zhongke Lu an Ultraviolet Optoelectronics Technology Co., Ltd., Changzhi 046000, China)* Corresponding Author, E-mail: nxliu@Abstract:Ultraviolet communication has extensive applications in laser radar,tactical communication,internal security communication in aerospace plane and on-chip integrated optical communication. Both of the bandwidth and light output power of the traditional deep ultraviolet communication LED were low,and the manufacturing process was complex, which limited their widespread application in long-distance, high-speed communication, and on-chip integrated optical communication fields. Experiments have shown that the increasing of the light emitting area of sin⁃gle device can improve the light output power,but the device capacitance has a negative effect on the bandwidth.Therefore, an important research direction for ultraviolet communication LEDs in the future is to improve the band⁃width and the optical power density of the devices simultaneously. UVC Micro-LEDs with higher light extraction effi⁃ciency, lower time constant, shorter carrier lifetime, faster modulated rate and higher current density than traditional 文章编号: 1000-7032(2023)10-1849-13收稿日期:2023⁃04⁃17;修订日期:2023⁃05⁃06基金项目:2021年度山西省重点研发项目(202102030201007);国家重点研发计划(2022YFB3604804)Supported by 2021 Key R&D Projects in Shanxi Province(202102030201007); National Key Research and Development Pro⁃gram of China(2022YFB3604804)第 44 卷发光学报LED have been widely favored by the scientific and industrial communities. This paper summarizes the UV LED, es⁃pecially UVC Micro-LEDs related research progress, and their applications in optical communication and integration on a chip interconnection. It is found that deepening study on the preparation and performance improvement of UVC Micro-LEDs and their arrays will be one of the best solutions for improving the performance of free space and on-chip integrated ultraviolet communication systems in the future.Key words:ultraviolet optical wireless communication;Micro-LEDs;modulated rate;on-chip integrated optical communication; light extraction efficiency1 引 言紫外光无线通信(Ultraviolet optical wireless communication,UVOWC)通常是指用波长为200 ~ 280 nm范围的“日盲区”UVC(Ultraviolet-C)波段,利用大气当中的分子、气溶胶等微粒的散射作用进行无线通信的技术。

紫外光通信在军事通信系统中的应用_李霁野

紫外光通信在军事通信系统中的应用_李霁野

第3卷 第4期 光 学 与 光 电 技 术V ol. 3, No. 4 2005年8月OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGYAugust, 2005收稿日期 2004-11-30; 修改稿日期 2005-01-27 作者简介 李霁野(1954-),男,高级工程师,主要研究方向为数据通信、野战程控交换机。

E-mail: li_cssar@ 文章编号 1672-3392(2005)04-0019-03紫外光通信在军事通信系统中的应用李霁野 邱柯妮(中国科学院空间中心通信室,北京 100080)摘 要 介绍了紫外光通信的性能特点、链路工作方式及影响紫外光通信的主要因素,并分析了紫外光音频通信系统的设备构成及其在军事作战和演习中的应用。

关键词 紫外光通信;保密性;工作方式 中图分类号 TN929.1 文献标识码 A1 引 言紫外光通信作为一种新的通信手段,其最突出的优点是不易被探测和截收,非常适用于近距离抗干扰的通信环境。

美国军方对紫外光通信领域高度重视,从上个世纪30年代至今,他们进行了从基本原理到实用系统等多方面的研究,已研制出实用的设备,但其项目研制情况和技术细节目前都处于高度保密状态。

与之相比,紫外光通信的研究和实践工作在我国起步较晚,国内在该领域的研究还远远不够,特别是在军用领域,对军用紫外光通信系统的研究已经迫在眉睫。

2 紫外光通信的特点及工作方式紫外光通信的基本原理:以紫外日盲区的光谱为载波,信息电信号调制加载在紫外光上,通信系统的发射端和接收端通过初定位和调整,再经过光束的捕获—对准—跟踪(APT )建立起光通信链路,然后以自由空间和大气为信道来传输信息。

2.1 紫外光通信的优点1)数据传输的保密性高系统辐射的紫外光通信信号扩散在大气层中被大气吸收,信号的强度按指数规律衰减,这种信号场强的指数衰减是距离的函数。

这样,就可以根据通信距离的要求来调整系统的辐射功率,使其在通信范围之外的辐射功率减至最小,从而使敌方很难截获紫外光通信信号。

浅谈光学设计在日盲紫外成像上应用

浅谈光学设计在日盲紫外成像上应用

浅谈光学设计在日盲紫外成像上应用1、日盲紫外成像技术对于“日盲”紫外波段(220~280nm)的太阳光被大气层中的臭氧吸收,到达地面乃至低空区域的该波段太阳辐射几乎为零,利用该波段对目标进行成像探测,可以避免最大的自然光——太阳光的干扰,有利于目标的检测。

与传统红外成像技术相比,“日盲”紫外成像技术具有以下优点:1)“日盲”区背景干扰小,虚警率低;2)不需要人工致冷和扫描,设备大大简化,体积小,质量轻;3)具有极高的灵敏度和分辨率。

20世纪90年代末,美国、南非和以色列等国家的科学技术人员将紫外光的光学特性与光学透镜、数字信号芯片相结合,研制开发出用于日间检测电晕等微弱放电现象的紫外电晕检测仪,并将该技术推向警用应用市场,使“日盲”紫外成像技术在民用市场得以迅速普及和推广。

随着“日盲”紫外成像技术的不断发展,国外特别是美国对该技术相当重视,各大公司以紫外成像探测器为核心,开展了大量研究工作。

与国外先进水平相比,国内在“日盲”紫外成像探测器和高性能“日盲”紫外滤光片等方面的研制和生产上还存在较大的差距。

近几年,随着国内“日盲”紫外成像探测器、“日盲”紫外滤光片等关键技术的快速发展,“日盲”紫外成像技术在电力线路检测领域得到很大的应用。

美国的电晕检测采用高精度的美国的电晕检测采用高精度的图像重叠技术,双光学镜头高精度重合,国内博高采用普通CCD和紫外光学滤波镜,采用换玻璃镜片方式,把可见光成像图片和紫外图像进行重叠分析,两者都存在对光学系统要求高,成像时间长,不适合巡线动态检测。

普通紫外成像仪弥补灵敏度不足有2种方式: 1)经过芯片强化讯号,优点是增大了光斑,缺点是会在每个电晕图像下面形成黑黑影,电晕图像有失真感; 2)增加波长范围,采用夜间模式,优点是增强了紫外波能量,缺点是只能在夜间检测。

目前紫外电晕检测装置普遍将图像进行帧叠加来增强紫外线图像的可视强度,通过对视频信号的软硬件降噪技术来降低图像的噪声,需要计算机进行分析处理,电晕功耗大,体积大,不方便携带,且操作复杂,结构复杂,制造成本和维护成本高,价格昂贵,光子数无法动态输出,检测距离短,对图像处理要求高,要求高精度光学系统,难以满足机载巡检的要求强度。

大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计

大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计

第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser Engineering大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计郑国宪I,焦建超I,俞越I,苏云I,唐义2,粘伟I,刘剑峰I(1.北京空间机电研究所,北京100094;2.北京理工大学光电学院,北京100081)摘要:日盲紫外探测系统因其灵敏度极高、虚警率低、体积小、质量轻、结构简单、无需制冷等优点,在紫外制导、紫外通信等多个领域,尤其是导弹告警领域获得越来越多的应用。

根据应用需求,设计了一种大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统。

首先根据探测距离等任务要求,分析了告警系统光学口径等光学系统性能指标设计要求,结合实际情况进行光学系统选型与难点分析,综合采用三种方法解决了照度均匀性难题,并给出大视场大相对孔径日盲紫外光学系统设计结果,系统在工作谱段0.255-0.275ym范围内具有优良的像质,且仅采用熔石英一种材料,所有镜面均为球面,公差较松,有利于加工和装调。

关键词:光学设计;大视场;相对孔径;日盲紫外;导弹告警中图分类号:TH744.1;043文献标志码:A DOI:10.3788/IRLA20200260Design of solar-blind ultraviolet warning optical systemwith large FOV and large relative apertureZheng Guoxian1,Jiao Jianchao1,Yu Yue1.Su Yun1,Tang Yi2,Nian Wei1,Liu Jianfeng1(1.Beijing Institute of Mechanics&Electricity,Beijing100094,China;2.School of Optics and Photonics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)Abstract:Due to its high sensitivity,low false alarm rate,small volume,light weight,simple configuration and without cooling system,solar-blind ultraviolet detecting system is widely used in guidance,communication etc., especially in missile warning.According to the application requirements,a solar-blind ultraviolet warning optical system with large field of view and large relative aperture was designed.Based on the requirements of working distance etc.,optical system aperture and other parameters were bined with the actual situation,the optical system selection and difficulty analysis were carried out.Three methods were used to solve the problem of illumination uniformity,and the design results of solar blind ultraviolet optical system with large field of view and large relative aperture were given.It has fine image quality in working spectrum0.255・0.275(im.All elements were designed with sphere and used fused silica only,thus have loose tolerance and are convenient for manufacturing and alignment.Key words:optical design;large FOV;relative aperture;solar-blind ultraviolet;missile warning收稿日期:2020-07-02;修订日期:2020-10-110引言现代光电子技术正突破可见光与红外波段的限制,逐步向紫外光波段扩展。

浅谈我眼中的光电对抗在军事中的运用

浅谈我眼中的光电对抗在军事中的运用

浅谈我眼中的光电对抗在军事中的运用摘要:随着红外和激光技术的不断完善,光电对抗技术在现代军事中的地位也逐渐地提高,各种光电对抗设备和武器也变成了不可或缺的重要作战手段。

先简单地介绍各种相关光电侦察和光电干扰技术,并谈一些自己的想法。

最后在谈论一下光电对抗技术在军事上未来的发展趋势。

关键词:光电对抗军事应用海湾战争光电侦察光电干扰未来发展趋势正文:不得不说,对以前的我来说“光电对抗”这个名词是相当陌生的。

但通过最近查了的大量资料,我想自己对它也算有了一定的了解了。

首先简单地介绍一下何为光电对抗。

这是指利用光电对抗设备通过光波的作用,对敌方光电观瞄器材和光电制导武器进行侦察、干扰或摧毁,以削弱或破坏其战斗效能,同时保护己方光电器材和武器的有效使用。

它是电子对抗的组成部分,包括了光电侦察与光电干扰、反光点侦查与反光电干扰两个部分,涉及到可见光、红外和激光三个技术领域。

由此可见,光电对抗是现代电子战的一个重要分支,且必将在未来的战争中起到一决胜负的作用。

下面还是应该先略微介绍一下光电对抗技术的发展历程。

红外对抗始于20世纪50年代。

美国是最先研制成对抗红外制导导弹的红外装置的国家,在1974年第四次中东战争中,就开始使用红外干扰机和红外干扰子弹等。

自此,红外对抗技术才得到了进一步的发展;而激光对抗则始于60年代末期,1968年美国研制成功世界上新的制导武器激光制导炸弹时,便开始了对抗措施的研究。

在70年代初期,就开始出现坦克载激光告警设备、舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器。

一直至今各国都在积极地发展光电对抗技术并建立新型的光电对抗体制。

毕竟,随着光电对抗技术的发展和应用,使得现代战争中防空武器系统面临的作战环境越来越严峻,没有光电对抗能力或对抗能力差的防空武器不仅不能有效地杀伤敌人,甚至自身的生存也会成为问题。

而且近代的几次战争也从侧面充分地证明了这点,历史的教训往往更直接、更深刻。

现在就以海湾战争为例来分析光电对抗技术在现代战争中所起的作用。

日盲型AlGaNPIN紫外探测器的研制

日盲型AlGaNPIN紫外探测器的研制

收稿日期:2007-01-22. 光电器件日盲型AlGaN PIN 紫外探测器的研制黄烈云,吴琼瑶,赵文伯,叶嗣荣,向勇军,刘小芹,黄绍春(重庆光电技术研究所,重庆400060)摘 要: 采用M OCVD 方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlG aN 材料,研制出日盲型AlGaN PIN 紫外探测器。

详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试。

测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5V ,反向击穿电压大于20V ;常温下(300K ),该器件在3V 反向偏压下的暗电流约为50pA ,在零偏压下270nm 处峰值响应度达到0.12A /W ,长波截止波长小于285nm 。

关键词: 紫外探测器;AlGaN ;日盲;刻蚀;欧姆接触中图分类号:TN312.4 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2007)03-0342-03PIN Solar -blind Ultraviolet Detectors Based on AlGaNH UANG Lie -y un ,WU Qiong -y ao ,ZH AO Wen -bo ,YE Si -ro ng ,XIA NG Yong -jun ,LIU Xiao -qing ,H UANG Shao -chun(C hongqing Optoelectronics Research Institute ,C hongqing 400060,CHN )A bstract : H ig h A l content AlGaN w as g ro w n o n double polished (0001)sapphire substrate by MOCVD ,and AlG aN based so lar -blind PIN UV pho to detecto r w as developed .Its device structure and fabrication pro cessing a re intro duced in detail .M easurem ent results sho w that its turn -o n voltage is abo ut 4.5V ,and V BR >20V ;the dark current is about 50pA at -3V bias voltage ;the peak re spo nsivity at zero bias can reach 0.12A /W and cut -off long -w aveleng th is shor t than 285nm .Key words : ultraviolet detector ;AlGaN ;solar -blind ;e tching ;Ohmic contact1 引言日盲型AlG aN 紫外探测器利用太阳光谱盲区的紫外波段探测目标,其背景干扰小,且不需要低温致冷,体积小,重量轻,与硅紫外探测器、光电倍增管等现行紫外探测器相比具有独特的优势。

日盲紫外像增强器产品及标准情况分析

日盲紫外像增强器产品及标准情况分析

日盲紫外像增强器产品及标准情况分析陈大纪1 张 朋1 张 珊1 徐鹏霄2 赵文锦2(1.中国电子技术标准化研究院;2.中国电子科技集团公司第五十五研究所)摘 要:日盲紫外像增强器是电晕检测仪的核心器件,在国民经济和生活中具有重要作用。

本文介绍了日盲紫外像增强器的工作原理和产品发展状况,分析了国家标准《日盲紫外像增强器技术要求》的意义和标准主要内容。

关键词:日盲紫外,像增强器,标准Analysis of Standards and Products of Solar Blind Ultraviolet ImageIntensifierCHEN Da-ji 1 ZHANG Peng 1 ZHANG Shan 1 XU Peng-xiao 2 ZHAO Wen-jin 2(1. China Electronics Standardization Institute; 2. The 55th Research Institute of China Electronics T echnology Group Corporation )Abstract: The solar blind ultraviolet image intensifier is the core device of corona detector, which plays an important role in the national economy and daily life. This article introduces the working principle and product development status of solar blind ultraviolet image intensifiers, and analyzes the significance and main content of the national standard Technical requirements for solar blind ultraviolet image intensifier .Keywords: solar blind ultraviolet, image intensifier, standards作者简介:陈大纪,本科,高级工程师,主要研究方向为电子信息技术标准化。

弹箭与制导学报

弹箭与制导学报

设计和融合外形设计隐身技术 ,其 隐身效果良好 ,但外形设计隐身技术是 以牺牲 目标的气动
化设计 ,使 目标反射 的雷达 波的能 量偏离雷达的发射方向 ,从而降低 目标 的 RCS,达到对 目 标隐身 的效果 如美 国的 F-117A 隐形战斗机和 B-2隐形轰炸机就分别 采用了多棱面外形
减小雷达 的探测距离 ,实现对 日标 的隐身,必须设法降低 目标的 RCS. 目 前 , 比 较成熟 的隐身技 术主要有 外形设计 隐身技术和吸波材料 隐身技术 二类,其 中外
1 隐身技 术概述
李 尚生 ,姜永华
(海军要」介绍了雷达隐身技术 的主要途径 讨论 了等离子体对电磁波的吸收作 用, 介绍了等离子体隐身技术 及其特点 ,最后探讨 了导引 头对 抗等离子体隐身方 法的 技术途径。 仁关键词]隐身技术;等离子体 ;雷达导引头 ;反隐身技术 「中图分类号IT J7 65.5 「文献标识码]A
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紫外光通信系统简介

紫外光通信系统简介

核心部件:
光源:决定紫外光 通信系统速率最关 键的因素。
紫外光电探测器: 通常采用光电倍增 管、光电二极管和 雪崩光电二极管。
紫外光通信系统
紫外光通信系统有两种通信方式:视距通信 和非视距通信
视距通信方式:传统自由空间光通信方式,紫外光通信也可以 以此方式进行通信,而遵循 “信号度按指数规律衰减,与距 离的平方成反比”的规律。
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非视距通信方式:紫外光特有,由于散射作用,紫外光在传输 过程中产生的电磁场使大气中的粒子所带的电荷产生振荡,振 荡的电荷产生一个或多个电偶极子,辐射出次级球面波。由于 电荷的振荡与原始波同步,所以次级波与原始波具有相同的电 磁振荡频率,并与原始波有固定的相位关系,次级球面波的波 面分布和振动情况决定散射光的散射方向。因此,散射在大气 中紫外光信号与光源保持了相同的信息从而实现信息传输。
2.特种作战中的复杂地形通讯静默时的非定位通信 在现代大国间的高科技精英化小部队作战中,作战双方都具备通信干扰 和截取设备。而在形如城市这样复杂地形中作战时,无法确定友方位置 但又急需通信时,就可以利用紫外光通信的非视距通信特点,直接向友 方大致方位发出紫外光通信信号,通过控制发出端功率即可严格控制信 号传输范围,由此进行无法被干扰和截获的实时通讯。
目录
CONTENT
01 紫外光通信原理 02 紫外光通信系统 03 紫外光通信的特点 04 军事中的应用
紫外光通信原理
紫外光通信基于以下两个相互关联的物理现象:
一是高空大气层中的臭氧对波长在200nm到280nm之间的紫外光有强烈吸收作用,到达地面的该区紫外 光辐射几乎为零,因此该区又被叫做日盲区;另一现象是地球表面的日盲区紫外光受大气强烈散射作用 可使它的能量传输方向发生改变,而大气的吸收作用带来的衰减使紫外光的传输限定在一定的距离内。 因此紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。

日盲紫外非视距Ad hoc网络在军事通信中的应用

日盲紫外非视距Ad hoc网络在军事通信中的应用

为射频 通信的一种理 想替 代方式 , 目前 广 在 通 过 发 射 机仰 角 和 接 收 机 视 场 角形 成 的
等 领 域 J 。 但是 , 由于 近 地 大 气 分 子和 微 粒 接 收 机 。 其中, 全 向发 全 向收 通 信链 路 工作 的 新 型隐 蔽式 紫外 光 音 频通 信 系统 , 非 视 距 对 日盲 紫 外 光 的强 吸收 作 用 , 使 得 其 传 输 距 方 式 的 特 点是 : 定位 要求 最低 、 无 限 的 散 射 通 信 距离 可 达 l -2 k m, 定 向视 距 通 信 距离
进 行 信 息传 输 的 一 种 通 信 方 式 , 具 有 非 视 及优 点 有 较 一 般紫 外 光 通信 传 输距 离远 的 优 点 。 这 距NL OS ( No n -L i n e —o f —s i g h t ) 传输、 1 . 1 日盲 区 域 紫 外 光 非 视 距 通 信 链 路工 作 是 因为 日 盲 紫外 非 视 距 A d — h o c 通 信 是基 于 抗干 扰 能 力 强 、 保 密性 强 、 构 建 和 维 护成 本 方 式 日盲 区域 紫 外 光 通 信 , 同时 以Ad - h o c 方 式 低 等 优 点 …。 因而, 日盲 区域 紫 外 光 通 信 作
为在 未 来 信息化 战争 中立于 不 败 之 地 , 世界 通 信 距 离短 的 缺 陷 。 可见, 日盲 紫 外 非 视 距 点 全和 抗干 扰 能 力更 强的 通信 手 段 。 在 此 背景 移动 场 景 通信要 求 的新 型有 效手 段 。
1 日盲 区域 紫 外 光 通 信 链 路 工 作 方 式 外 , 日盲 紫外 非 视 距 A d - h o c 通 信 还 特 别 具

雾对“日盲”紫外光传输的影响分析

雾对“日盲”紫外光传输的影响分析

学 术论 文
—圆匝匝显E曩田囊

平流雾 :
, =10 9× l 2 f .5 0 F 2
上 海 计量 测试
散 叠 射 率 子: 射 数散 效 因 )

雾滴粒子半径以微米表示的雾滴尺寸分布:
砉 2 1I) 1 ∑( 2 ̄ ) +l b (
衰减系数 ( 衰减效率 因子 ) :
技 术 ,它兼 光无线 通信 的优点 之外还 具有非 视线 视线方式 的弱点 。
传输 的能 力 ,因而 得到 了研究人 员 的青 睐。但是 2 Mi 米 氏 ) e( 理论简介 天 气 因素 对无 线 激光 通信 具 有 不 同程 度 的影 响 。 10 年 ,米 氏应用 电磁场 理论 ,求解均匀 介 98 雾是 一种 常见 的 自然天 气现象 ,由于雾 滴 的散射 质 中任意 尺寸 、任 意成分 的均匀球 体 对入射单 色 和 吸收作用 ,会使 光的传输 产生 衰减 ,这就 限制 平 面波 的散 射 ,得 到 了严 格 的 解析解 _ 2 ] 。Mi 散 e 了光通信的传输距 离 。 1 紫外光散射的传输特 性 射解 不仅适 用于单 个球体 的散 射 ,而且适 用于 多 个 球体 的散射 问题 。只要 多个 球体具 有相 同直径
当虚部不为零 时 ,表示粒子有 吸收 。
1 / ( d 3 . Q r " 兀 =I )
衰减率 ,Q为衰减效率因子 。
l z ( 1 1z r (= ) (( 、 )一/ /) I , ,2 2 +)
衰减 系数 表示光 每经过单位距 离 的介 质的
el
( ∞
c一 (o x 0 )
, le ( I ) = o p[ d ] x 一 o 1

大视场日盲紫外告警系统研究

大视场日盲紫外告警系统研究

航天返回与遥感第43卷第3期88SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2022年6月大视场日盲紫外告警系统研究杨立欣 粘伟 董联庆 张琢 单睿䶮 孙倩 牛锦川(北京空间机电研究所,北京100094)摘要日盲紫外探测系统由于具有独特的探测优势,在紫外制导、紫外通信,尤其是导弹告警领域获得了越来越多的应用。

文章通过分析总结大视场日盲紫外告警系统的关键技术,并结合光学系统设计指标要求,设计了一款130.1°大视场、相对孔径为1.5的日盲紫外告警光学系统,该系统采用了单一材质的8片球面透镜。

仿真结果显示,全视场MTF均大于0.36,能量集中度>80%,具有良好的像质和工程可实现性,可在紫外通信、侦察和制导等领域展开广泛应用。

关键词大视场相对孔径日盲紫外导弹告警紫外探测系统设计中图分类号: V243.5文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)03-0088-08DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.03.010Research on Solar-blind Ultraviolet Warning System withLarge Field of ViewYANG Lixin NIAN Wei DONG Lianqing ZHANG Zhuo SHAN Ruiyan SUN Qian NIU Jinchuan (Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China)Abstract Due to its unique detection advantages, solar-blind ultraviolet detection system has been more and more applied in the field of ultraviolet guidance, ultraviolet communication, especially missile warning. By analyzing and summarizing the key technologies of large field of view solar-blind ultraviolet warning system, and combined with the design index requirements of optical system, this paper designs an ultraviolet warning optical system with field of view of 130.1°, relative aperture of 1.5, the system adopts 8 spherical lenses of single material. The simulation results show that the MTF of the whole field of view is greater than 0.36 and the energy concentration is greater than 80%. It has excellent image quality and engineering realization, and can be widely used in the fields of ultraviolet communication, ultraviolet reconnaissance and ultraviolet guidance.Keywords large field of view; relative aperture; solar-blind ultraviolet; missile warning; ultraviolet detection; system design0 引言在低地防御、高空作战、近距离支援、地面攻击、起飞和着陆阶段,战斗机容易受到近短程空空导弹、地空导弹的攻击。

新型紫外光非视距通信系统信道估计的研究

新型紫外光非视距通信系统信道估计的研究

新型紫外光非视距通信系统信道估计的研究刘润彬;李霁野【摘要】主要对紫外光非视距通信系统的信道估计做了研究,采用最小均方(LMS)算法,通过自适应滤波的方式估计了紫外光非视距通信信道的脉冲响应.在多种条件下比较了该系统有、无信道估计技术时的误码率,得出了基于训练序列的信道估计技术能改善紫外光非视距通信系统性能的结论.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】3页(P31-33)【关键词】紫外光非视距通信;信道估计;最小均方算法;误码率【作者】刘润彬;李霁野【作者单位】中国科学院,研究生院,北京,100190;中国科学院,空间科学与应用研究中心,北京,100190;中国科学院,空间科学与应用研究中心,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】TN929.10 引言紫外光非视距通信的研究始于20世纪60年代,当时进行了理论研究,但限于器件实际系统无法建立。

近年来光通信器件飞速发展,光源与检测器件性能提升,紫外光非视距通信重新受到了重视。

紫外光非视距通信利用了紫外光特有的大气散射特性,因其特有的保密性而受到了各国军方的关注,在美国,军方支持许多研究机构做紫外光非视距通信方面的研究,其中有林肯实验室、加州大学河滨分校;国内有北京理工大学与国防科技大学。

所谓信道估计,就是从接收数据中将某个信道模型的模型参数估计出来。

单散射模型可以在一定范围内实现对信道的建模,但经过实验验证单散射模型在许多情况下是不理想的[1-2]。

本文从通信信道估计的角度去研究紫外光非视距通信系统,目的是想通过对紫外光非视距通信信道的准确估计,实现对发送数据的准确估计。

我们采用基于训练序列的信道估计,主要是因为半盲和全盲的信道估计算法复杂,实时性能不好,因此采用最小均方(LMS)算法实现信道估计。

信道估计可以为后续的均衡和检测提供有关信道的信息。

1 紫外光非视距通信信道估计1.1 紫外光非视距通信本文研究的波长为260 nm,由于大气的吸收和散射(主要是臭氧层),太阳辐射中的此波段光很少到达地面,自然的背景噪声可以忽略。

紫外光非直视通信研究进展

紫外光非直视通信研究进展

紫外光非直视通信研究进展
张颖;王沸钢;何华;宋鹏;柯熙政
【期刊名称】《光通信研究》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】紫外光技术在军事和民用领域有着广泛的应用,如空间探测、紫外光制导、紫外干扰、电晕放电检测和军事通信等领域。

文章从紫外光的单次和多次散射出发,介绍了紫外光通信的国内外进展,分析了紫外光通信中的不同链路情况,针对非直视
链路紫外通信的脉冲展宽效应和大气湍流影响进行了探讨,总结了紫外光Ad Hoc
网络,最后对紫外光通信的发展进行了展望。

【总页数】10页(P121-130)
【作者】张颖;王沸钢;何华;宋鹏;柯熙政
【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院;西安邮电大学通信与信息工程
学院;西安工程大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN929
【相关文献】
1.非直视紫外光非共面通信系统性能分析
2.近地层直视与非直视紫外光通信系统关键技术研究
3.适用于紫外光非直视通信网络的定向MAC协议研究
4.基于遍历微
小单元法非直视非共面紫外光通信信道容量分析5.非直视紫外光通信组网多用户
干扰问题
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GaN基APD日盲紫外探测器读出电路设计

GaN基APD日盲紫外探测器读出电路设计

GaN基APD日盲紫外探测器读出电路设计吴海峰;翟宪振;罗向东【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2013(036)005【摘要】基于GaN基APD(雪崩二极管)日盲紫外探测器工作原理,我们设计了GaN-APD日盲紫外探测器的读出电路(ROIC).考虑到GaN-APD日盲紫外探测器的特性,我们重点研究了80 V高压击穿保护电路、暗电流消除电路以及为CTIA运放电路的电流偏置电路和带隙基准电路.在此基础上,我们设计了1×8的电路并进行了仿真验证,读出电路耐高压不小于80 V,当积分电容为4 pF,积分时间为25 μs,时钟频率为100 kHz的时候,电路的电荷存储能力为5.6× 107个,输出电压摆幅在0~2.25 V,读出电路的输出电压线性度不低于99%.【总页数】6页(P656-661)【作者】吴海峰;翟宪振;罗向东【作者单位】南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通226019;南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通226019;南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】TN23【相关文献】1.两种结构GaN基太阳盲紫外探测器 [J], 李雪;陈俊;何政;赵德刚;龚海梅;方家熊2.一种低功耗GaN基紫外焦平面读出电路设计 [J], 叶柏松;袁永刚;马丁;李向阳3.Sn掺杂对Ga2O3基日盲紫外探测器性能的影响研究 [J], 侯爽; 刘庆; 邢志阳; 钱凌轩; 刘兴钊4.基于SiC APD的日盲紫外单光子计数读出电路设计与应用 [J], 吴金;郑丽霞;王力;田江江;张伟东;何维捷;孙伟锋5.GaN基可见盲紫外探测器及其研究进展 [J], 苏现军;王武杰;赵岚;王宏杰;吕福云因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

日盲型紫外探测系统的探测距离模型及实验研究

日盲型紫外探测系统的探测距离模型及实验研究

日盲型紫外探测系统的探测距离模型及实验研究
杨承;曾钦勇;朱大勇;甘春泉;王成城
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2010(037)009
【摘要】日盲区的存在,给近地探测240~280 nm范围的紫外辐射提供了良好的背景.本文设计了一套成像型日盲紫外探测实验系统.从辐射能量传递的角度出发,借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的分析方法,推导了紫外探测系统的探测距离模型.以氘灯为探测目标,在三种典型天气条件下对实验系统进行了探测距离实验.结果表明,采用探测距离模型的计算值和实验测量值有较好的吻合,为紫外探测系统的设计和性能评估提供了重要的理论和实验基础.
【总页数】7页(P133-139)
【作者】杨承;曾钦勇;朱大勇;甘春泉;王成城
【作者单位】电子科技大学光电信息学院,成都610054;西南技术物理研究所,成都610041;电子科技大学光电信息学院,成都610054;西南技术物理研究所,成都610041;电子科技大学光电信息学院,成都610054;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041
【正文语种】中文
【中图分类】TN23
【相关文献】
1.日盲紫外探测系统的设计 [J], 贺志强;程翔;张祥金
2."日盲"紫外电晕探测系统定标 [J], 章明朝;宋慧营;周跃;高松涛;闫丰;隋永新;杨怀江
3.日盲型紫外探测系统中目标定位的研究 [J], 杨承;曾钦勇;朱大勇;甘春泉
4.日盲型紫外成像领域中国专利申请状况分析 [J], 李介胜
5.日盲紫外辐射的大气传输与大气温度关系的理论模型 [J], 潘浩;马仪;周仿荣;马御棠;钱国超;文刚
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利用两台独立激光器的拍频方法监测激光频率的锁定

利用两台独立激光器的拍频方法监测激光频率的锁定

利用两台独立激光器的拍频方法监测激光频率的锁定马征;芦小刚;裴丽娅;左战春;夏云杰【摘要】采用两束独立激光拍频的方法,利用中心波长为780 nm的TOPTICA半导体激光器作为参考光对另一台中心波长为780 nm的MOGLABS半导体激光器锁定频率的稳定性进行监测.为了获得最优的拍频信号,对拍频条件进行了观测,分析了待测激光的光强、待测激光束与参考激光束的夹角及其偏振方向夹角对拍频信号的影响.在拍频信号最优的情况下,得到拍频信号的漂移量为1.804 MHz,可以认为待测激光的锁定频率是比较稳定的.拍频的方法为激光频率的锁定提供了一种有效的监测手段.【期刊名称】《曲阜师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(039)001【总页数】4页(P63-66)【关键词】光学测量;半导体激光器;拍频;频率漂移量【作者】马征;芦小刚;裴丽娅;左战春;夏云杰【作者单位】曲阜师范大学物理工程学院,273165,山东省曲阜市;中国科学院物理研究所光物理实验室,100190,北京市;中国科学院物理研究所光物理实验室,100190,北京市;中国科学院物理研究所光物理实验室,100190,北京市;中国科学院物理研究所光物理实验室,100190,北京市;曲阜师范大学物理工程学院,273165,山东省曲阜市【正文语种】中文【中图分类】O4391 引言随着激光技术[1]的发展,激光在很多领域有广泛的应用[2,3].特别是在激光与原子相互作用的领域中,根据原子跃迁能级频谱线,通常需要选择特定波长的激光器并对出射激光频率进行锁定.目前激光器的锁频方法通常有饱和吸收谱锁频法,偏振光谱锁频法,原子双向色性锁频法等[4-6].由于激光频率的稳定直接影响参与跃迁原子的多少,从而对激光器频率稳定度的要求也变得越来越高[7-8],所以对激光频率锁定进行监测就显得至关重要.激光器频率锁定之后,为了监测激光频率是否真正锁定,是否存在漂移,可利用两束激光拍频的方法对激光器频率锁定进行监测.拍频法是指两列同方向传播,同方向振动,振幅相等的平面波,如果它们的频率相差很小,相位相等时,那么它们叠加在一起后形成的波的频率为入射波的差频.拍频可由相干光源产生,也可以由独立光源产生.拍频法常用于测激光线宽,也可以用于测量光速[9-11],稳定的拍频信号也可以做为监测激光器频率锁定的手段,因此拍频条件的优化对实验的准确监测也是很重要的.本实验利用两台独立半导体激光器的拍频信号监测激光频率的锁定.为了获得最优的拍频信号,首先对拍频条件进行了分析,得到待测激光的光强,偏振方向,以及两束激光的夹角对拍频信号的影响,最后把所有拍频条件调到最优,然后监测拍频信号漂移量随时间的变化量,可以监测到激光频率的锁定是准确的,并且也是比较稳定的.由此可知,拍频法为激光频率的锁定提供了一种有效的监测手段.2 基本理论理想激光的光电场复振幅表示为其中3个特征参量为振幅E,频率ω和相位φ.两束由不同激光器产生的激光,3个参量都不同,分别表示为拍频时使用的两束激光分别来自于不同型号的半导体激光器,当两束激光传播过程中在空间上近似重合时,如果两束光的相位关系不变就可以产生拍频信号.当两束激光的电场复振幅E1(t)和E2(t)同时进入光电探测器时,由于光电探测器响应的是光强,是电场复振幅平方和的时间积分,即(3)式中前两项在时间上的平均值为,第3项的频率很高,大大超过了现有光电探测器的响应频率,所以无法响应.而对于拍频项在两束光波频率接近的时候,其可能达到光电探测器的截止频率以内,故光电探测器可以响应,光电探测器响应到的拍频项产生电压输出为通过拍频可以把不能探测的高频过程转换到低频过程,通过分析信号,从而了解光场的特征.由于现有光电探测器一般只能响应到吉赫兹量级的电磁振荡,故在实际测量过程中,要将两束激光的频率差控制在吉赫兹以内,并且两束激光需要相对稳定的自身频率稳定,保证两束激光频率不漂移的很远,才能够得到频率稳定的拍频信号.拍频信号的强弱与两束激光的光强,两束激光的夹角和偏振方向有关.3 拍频实验拍频原理如图所示图1 拍频实验原理图Laser1输出的线偏振光经过反射镜和半波片输入到偏振分束器(PBS),通过旋转半波片使通过PBS的光强达到最强.Laser2输出的线偏振光经过反射镜和半波片输入到偏振分束器(PBS),通过旋转半波片可以调节激光输入到PBS的偏振的方向,从而调节激光通过偏振分束器的光强.两束激光通过PBS后的偏振方向是相同的,再通过半透半反镜使两束激光合束,最后将拍频信号经过透镜会聚到光电探测器上,探测器输出的交流信号再输入到频谱仪中进行分析.图2 Rb87的饱和吸收谱(5S1/2F=2 →5P3/2F'=1,2,3).图2 为Rb875 S1/2F=2→5P3/2F'=1,2,3的饱和吸收谱其峰值分别对应为实验所用两台外腔半导体稳频激光器(EDL)型号分别是 TOPTICA(laser1)与MOGLBS(laser2).假定参考光laser1已锁定,为了监测激光器laser2的锁频,我们对两台激光器的出射光束进行拍频实验,两台激光器的频率分别锁定在Rb87D2线的饱和吸收谱的峰上,如图2中的最大两个峰.理论计算可知两个峰之间的频率差约为78.5 MHz左右.4 实验结果根据频谱仪所得的拍频信号如图3所示,所得的信号与理论值相同.拟合线宽约为3 MHz左右.图3 拍频信号为了获得最优的拍频信号,分析两光束各参量的影响,首先分析了光强对拍频信号的影响.当参考光的光强保持不变(其光强为0.103mW/mm2),改变待测光的光强,拍频信号的强度随着光强的变化如图4.图4 待测激光光强对拍频信号的影响从图4中可以看出,拍频信号随着待测光强的增强而增强.对于我们的实验,当待测激光光强弱于0.133 mW/mm2时,得不到拍频信号.为了分析拍频信号强度随两光束夹角的变化,我们通过调节laser2光路中汇合前的最后一个反射镜的水平旋钮,分析从两束光汇合后A点到探测器B点间这段光程的两束光的不重合程度.测量A点的光束间距与B点的光束间距和A到B点的距离,可以得到两光束的夹角.当两束光不完全重合的情况下,拍频信号的强度随着两束光之间夹角的变化如图5所示.从图5中可以看出,当两束光完全重合情况下,其拍频信号是最强的,并且随着角度的增大拍频信号逐渐减弱.对于我们的实验,当夹角大于1.25 mrad时,看不到拍频信号,其中因为相对于光斑尺寸两束光分离角度比较小,测量误差范围在20%左右.图5 两激光束夹角对拍频信号的影响当两束线偏振光偏振方向不一致时,拍频信号强度随着偏振方向夹角的变化如图6. 图6 两激光偏振方向夹角对拍频信号的影响从图6中可以看出,待测激光与参考激光偏振方向完全重合时,拍频信号最强;随着偏振方向夹角越来越大,拍频信号越来越弱;当两束线偏振光偏振方向垂直时拍频信号为零.这是因为偏振方向垂直时,两入射激光无法相干.另外,我们也做了入射激光为椭圆偏振光或圆偏振光时的实验,入射激光椭圆偏振的程度对拍频信号的影响很小.由图4,5,6分析可知:当待测光最强,两束光完全重合,偏振方向一致的情况下,所得到的拍频信号最优.在信号最优的情况下记录拍频信号的偏移量随时间的变化如图7所示.计算可得在30分钟内的平均漂移量为1.804 MHz.可知,MOGLABS半导体激光器频率是锁定的,并且比较稳定.图7 漂移量随时间的变化5 结论我们利用原子的饱和吸收谱将两台独立的中心波长为780 nm的半导体激光器分别锁定在铷原子精细结构跃迁谱线的两个峰上,对两台激光器进行拍频,监测待测激光器频率的锁定.在待测激光的光强最强.待测激光与参考激光完全重合,并且待测激光偏振方向与参考激光偏振方向一致的情况下,测得拍频信号在30分钟内的平均漂移量为1.804 MHz,可知MOGLABS激光器的锁定频率是准确的,并且也是比较稳定的,可以得出拍频法是一种监测激光频率锁定的有效手段.参考文献:[1]瞿荣辉,蔡海文,高稳定度窄线宽激光器的研究[J].红外与激光工程,2009,38(6):1033-1038.[2]周天宏,江山,任海兰,等.光通信用可调谐激光器技术研究发展[J].光通信技术,2004,17(5):1-5.[3]董凤忠,阚瑞峰,刘文清,等.可调谐二极管激光吸收光谱技术及其在大气质量监测中的应用[J].量子电子学报 2005,22(3):13-23.[4]张继涛,吴学健,李岩,等.利用光频梳提高台阶高度测量准确度的方法[J].物理学报,2012(10):96-100.[5]刘涛,马秀荣,张双根,等.两台同类型号独立激光器频率稳定度的测量[J].中国激光,2012,39(4):174-178.[6]罗晖,郭少军.环形激光器频率稳定度的高精度测量[J].红外与激光工程,2006,35(S2):67-70.[7]张靖,陶桦,卫栋,等.Rb原子饱和吸收稳频半导体激光器系统[J].光学学报,2003,23(2):70-74.[8]陈翼翔,薛大建,程波涛,等.半导体激光器稳频技术的发展动态[J].激光与红外,2005,35(1):18-21.[9]彭雪峰,马秀荣,张双根,等.两台独立激光器拍频线型对线宽测量的影响[J].中国激光,2011,38(4):199-203.[10]曹翔科,何耀,张荣竹.两种不同类型独立激光器的拍频实验[J].中国激光,36(2):31-35.[11]杨选民,黄宗华,陈永强.用光的拍频波测量光速[J].应用激光,1981,(4):43-44.。

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第二十八届(2012)全国直升机年会论文日盲紫外光通信军事应用初探裴承山1孙政刚2来国军1(1.陆军航空兵学院,北京,101123;2.61267部队,北京,101104)摘要:本文论述日盲紫外光通信军事应用。

日盲紫外光通信是一种新型的通信手段,具有抗干扰能力强、不易被探测截获、空中散射传播能力强、架设便捷灵活等优良特性,可穿越人造和自然障碍物实现超视距全方位通信,适用于各类干扰环境下的短距离保密通信,并具有其他通信手段不可替代的并与之互补的独特优势,具有广阔的军事应用前景,是战场通信的理想手段。

关键词:日盲紫外光; 散射;通信; 军事应用1 引言在现代高技术战场上,密集、交迭、动态变化的复杂电磁环境,对常规的无线电通信手段造成重大影响,特别是高强度的电子对抗环境,往往使指挥通信中断,信息传输困难,严重影响作战性能的正常发挥。

因此,世界各国都在积极探索新型抗干扰通信手段以应对面临的威胁,紫外光通信以其独特的性能成为世界各国研究的焦点。

紫外光(UV)是波长界于10nm与400nm之间的电磁辐射。

依据紫外光波长的不同,将紫红光分成了四个区域,即:近紫外光、中紫外光、远紫外光和真空紫外光。

由于臭氧层的吸收作用,接近地球表面的太阳辐射波长均在290nm以上,在正常情况下,即使在白天也几乎没有远紫外光和真空紫外光到达地面。

从而我们通常将波长小于280nm的紫外线称为日盲紫外光,也即地球表面阳光中没有的紫外光。

2 日盲紫外光通信的优越性日盲紫外光在大气传输过程中受到强烈的吸收和散射,决定其通信具有以下显著优点:2.1 局域通信、保密性高由于大气的强烈吸收和散射,紫外光信号强度随传输距离按指数规律衰减,非视线通信距离为l~2km,聚光方式下的视线传输距离为3~5km,因而可以实现局域通信。

同时,可根据实际通信距离来调整紫外光信号辐射功率,使光信号强度在通信范围外足够微弱,以致敌方无法探测,大大提高了通信的保密性。

2.2 绕障能力强、全方位性好紫外光通信依靠大气介质的散射实现信息传输。

通过大气散射,光源发出的紫外光可以绕过障碍物到光电探测器的探测区域,在设定的通信范围内,基本上不存在通信盲区,具有很强的全方位通信能力。

2.3 信噪比高、抗干扰能力强由于太阳辐射中的紫外光在近地低空大气中存在200~300nm的“盲区”’紫外光通信工作波长选择在该波段,基本上不存在背景干扰,信噪比高;同时,由于紫外光信号本身不受敌方无线电干扰的影响,又很难实施远距离紫外干扰,因而具有很强的抗干扰能力。

2.4 适应性强,全天候工作战场环境复杂多变,不管是在阴、晴、雨、雾天气,还是在烟尘环境下,紫外光通信都能比较顺利地进行。

3 紫外光通信的现状紫外光通信不光是纸上谈兵,一些国家已经步入了实用阶段,美国、欧洲以及日本等国早就在这一领域投入了大量的人力物力进行研究工作。

①早在1939年,美国海军部门在它发布的报告中探讨了作为海军通信用的紫外光源、探测器和滤光片的技术及性能,但是未开展实际的研究工作。

在20世纪60年代的中后期,美国军方根据现代战争的实际要求,对近距离通信表现出极大的兴趣。

到了20世纪70年代中后期,Waren.S Ross 等人对紫外辐射在大气中的传输特性以及散射大气通信的可行性及具体的技术细节进行了理论探讨和试验研究。

另外Michael.E.Neer等人在美国海军部门的资助下,进行了紫外音频通信的可行性研究并研制完成了一个试验样机.在研究过程中,对该试验样机进行了大量试验。

②1978年,普林斯顿航空研究协会的Fishburne发表了有关紫外光语音通信的论文“V oice Comm unication via Scattered Ultraviolet Radiation”。

在此之后,又有Geller,M的“Optical Non-Line-of-Sight Covert,Secure Hi-Data Communication System”和Bayse,R的“Scattered Light Communition System Final Report”等论文发表,他们在实际的研究中也取得了一定的成果。

③1985年和1986年,美国海军海洋系统中心的M Geller等人研制了一套紫外日盲型短距离通信系统。

发射光源采用两个25W的充氢气的水银放电灯,型号为GE G25T 8;探测器为EMR 541Q (光电倍增管),附有一个日盲紫外滤光片,这种紫外滤光片的透射波长大约在240~280nm之间。

这种通信系统可工作在直视型和非直视型两种方式下;通信速率在1985年为1200Bit/s,在1986年提高到了2400Bit/s;误码率小于10-5。

在平均臭氧浓度下,直视型的通信系统最大通信距离达到3km,非直视型(NLos)通信距离可达到1km。

在正常条件下,可正常工作一年的时间。

④1990年,来自美国圣地亚哥TITAN Systems 5910 Pacific Center的Jeffery J.Puschell和Robert Bayse在他们的研究成果上提出了紫外光通信的关键器件的布置方法以及通信系统的工作原理。

然而,就当时的情况,由于设备和技术的落后,有很多东西实际上是没有实现的。

他们提出的由电光调制器构成外部调制光路的方法由于光信号的衰减而使通信距离受到很大的限制。

如果采用激光发射光线又很难实现Luettgen建立的NLOS散射传输模型的传输方式,所以很难合理地运用在远距离的无线通信当中。

⑤2000年美国GTE公司为美军研制了一种新型隐蔽式紫外光通信系统,该通信系统的电子电路把话音和数据信号转换成曼彻斯特自同步脉冲数据编码流。

这种数据脉冲触发器使灯闪亮,传话音时闪亮频率平均为202kHz,传送数字时则低些。

接收机用一个15.24cm口径的反光镜实现探测器的高灵敏度,设备构成没有诸多的限制条件,能满足大多数要求。

在距离为2km~10km、数据速率为4.8kbit/s时,该系统的误码率能够达到1×10-6。

紫外光系统的话音通信频率通常为19.2kHz。

通信距离取决于气候条件和辐射功率的大小。

当前,美国军方已经达到10km的直视通信距离。

4 紫外光通信的军事应用前景分析现代信息化战争对军事通信提出了更高的要求,军事通信贯穿于侦察预警、指挥控制、打击防护及效果评估的各个阶段,可以说信息化战争的胜负的关键是通信系统能否发挥出其应有的效能,现代战争对通信的要求是讯速、准确、保密、不间断,而在战场复杂电磁环境下,以往传统的有、无线通信手段,将成为敌方首先打击的目标,在高强度的软干扰和硬摧毁条件下,很难发挥出其应有的效能。

如科索沃战争中,北约在战前进行了长期的电子侦察;开战以后,为扰乱、阻断南联盟指挥机关与各级作战部队的通信联络,压制南联盟防空雷达,摧毁其防空力量,在多轮空袭中,均突出使用电子战力量,出动了EF-111A电子干扰飞机、EC-130H专用通信干扰飞机和EA-6B电子战飞机等空基、海基电子战装备,并始终伴随空袭行动。

在北约针对南联盟指挥控制通信系统和防空体系等60多个军事目标所进行的首轮空中打击下,南联盟遭受了重大损失,并一度造成部分军用有、无线电通信中断和大量民用通信设施无法正常使用,部分地区的广播、电视接收困难。

因此,在信息化条件下迫切需要研究和使用新型通信手段来弥补传统通信手段的不足,紫外光通信系统逐渐受到世界各军事强国的重视,它的特殊性能使之成为理想的隐蔽通信手段,可用于地面作战小分队、特种作战小分队、直升机小分队、海军舰队秘密集结、炮兵和导弹部队快反系统方舱间以及战地指挥所之间的通信,具备局域通信能力,并具有其他无线电通信不可替代的并与之互补的独特优势,具有广阔的军事应用前景。

紫外光通信在军事应用中可以构成专向或网络。

定向(聚光方式)紫外光通信可用于专向通信,其建立讯速、保密、抗干扰的特点可以作为传统军事专向通信的有效补充,甚至可能取代传统专向通信手段。

如炮兵观察所与指挥所之间的专向通信,现阶段主要是无线电台通信和有线通信,无线电台通信虽然建立讯速,便于机动,但易被敌方窃听和干扰,保密和抗干扰性能较差;有线通信保密和抗干扰性能好,但建立费时(5~7人袈设班,白天架设时速为4~5公里,夜间3~4公里)[1],不便于机动,定向紫外光通信可以兼有以上两种通信手段的优点,克服其不足。

全向紫外光通信系统可在一定局域范围组成通信网,满足作战分队各成员近距抗干扰通信要求。

如紫外光通信系统可应用于包括一个按编队低空或超低空飞行的直升机分队,直升机集群内部通信属于短距离通信系统,在进行信号接收时无需采用自动瞄准接收装置即可实现话音和数据传输,具有结构简单、抗干扰能力强等优点。

各直升机之间可进行明语对话,而不被敌方截获。

紫外光通信在军事应用方面最突出的优势体现在对抗强电磁脉冲武器方面,强电磁脉冲武器已经成为现代战场常规的电子对抗装备,美军在科索沃战争和伊拉克战争中均使用了强电磁脉冲武器,它对常规通信装备的杀伤力是巨大的,而对紫外光通信系统而言,只要对系统中的电子部分进行强电磁脉冲加固,强电磁脉冲武器对其无任何影响,因此,它是对抗强电磁脉冲武器的有效通信手段。

总之,日盲紫外光通信是一种新型的通信手段,具有抗干扰能力强、不易被探测截获、空中散射传播能力强、架设便捷灵活等优良特性,可穿越人造和自然障碍物实现超视距全方位通信,适用于各类干扰环境下的短距离保密通信,尤其适用于特别行动和突发事件,是战场通信的理想手段。

作为一种探索中的通信方式,紫外光通信尚没有成熟的技术方案和特定的器件;另外,还存在紫外信道特性量化研究、调制解调等一系列技术难题。

这也是紫外光通信下一步研究方向。

相信随着对紫外光通信的深入研究,这些技术难题将会被攻克,紫外光通信必将会象其它通信手段一样在军事领域发挥其重要作用。

参考文献[1] 秦悦.炮兵通信参谋业务[M].宣化:炮兵指挥学院,2006.[2] 汪科.日盲紫外光语音通信系统的研究[D].重庆大学,2006年5月.[3] 汪科.紫外光通信系统关键技术研究[J].计算机测量与控制.2005,13(12):1412-1415.[4] 唐义,等.非直视紫外光通信单次散射传输模型研究[J].光学技术.2007,33(5),759-762.[5] 刘菊,等.军用紫外光学技术的发展[J] .光学与光电技术.2006,4(6),60-63.[6] 倪国强,等.自由大气紫外光学通信的研究[J].光学技术,2000,26(4):297-303.[7] 许桂华.紫外光通信[J].现代通信,2000,4(4):6-7.[8] 张忠廉,等紫外线技术在军事上的应用研究[J].光学技术,2000,26(4):289-296.。

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