具有栅瓣抑制功能的非等间距光学相控阵芯片研究

光学相控阵 (optical phased array,OPA) 作为一种激光扫描技术，具有扫描速度快、精度高、损耗小和易于集成化等优点，在光通信、无人驾驶、激光雷达和航空航天等领域具有广泛的应用前景。为了抑制旁瓣的产生，要求工作波长大于OPA的阵元间距，导致远场主瓣附近必然产生栅瓣，降低OPA扫描精度和扫描范围。提出了一种具有栅瓣抑制功能的非等间距OPA芯片，可实现宽视场、高精度的光斑偏转效果。采用遗传算法优化64路非等间距OPA阵元间距，得到最低栅瓣的阵元分布，实现最佳的栅瓣抑制效果。实验结果表明，在1 500~1 600 nm波长范围内，优化后波导最小间距为2.2 μm，最大间距为11.4 μm，芯片远场光斑可实现20°×10°的二维扫描角度，且对旁瓣的抑制作用显著。     

基于阳光泵浦激光技术的空间光通信研究综述

对基于太阳光泵浦激光技术的空间光通信研究进行了综述。介绍了太阳光泵浦激光技术在空间光通信领域的研究进展，总结了不同类型太阳光泵浦激光技术在系统设计中存在的优缺点。对于太阳光泵浦激光技术，较高能量转换效率潜力是其空间应用的重要优势，详述了太阳光泵浦激光技术中主要的能量转换环节及其影响因素等问题。为提高空间“太阳光-激光”转换效率，提出了一种太阳光泵浦光纤激光技术的设计方法，论述了其研究进展、应用前景及目前存在的问题。最后，结合该设计方法的仿真结果及效能预期提出未来重点研究的几个方向，如高效率太阳光会聚至光纤、多稀土离子掺杂增益光纤等。     

深空光通信技术现状及发展趋势

深空通信是深空探测任务顺利进行的重要保障。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小、重量轻和功耗低等特点，已成为深空通信未来发展的主要方向。总结了深空光通信系统的发展现状和未来发展趋势，分析了深空光通信系统的组成以及关键技术。在此基础上，就未来技术发展、组网规划、标准化和生态演进、演示验证等方面，给出了我国深空光通信发展的思考和建议。     

灵巧型大孔径四反星敏感器镜头设计

星敏感器镜头是星敏感器姿态轨道控制系统的重要组成部分，具有相对孔径大、工作谱段宽、绝对畸变低的特点，针对这些特点，在四反射镜初始结构的基础上，分析了镜头探测能力和相对孔径的关系，明确了镜头设计指标，利用非球面反射镜强大的像差校正能力，优化设计得到了全反射4反星敏感器镜头。镜头焦距170mm，轴向长度50mm，镜头F数2，等效入瞳直径51.2mm，圆视场±2.25°。镜头工作波段可由膜系决定，无色差，空间频率35lp/mm处传递函数优于0.6，畸变优于0.01%，弥散斑直径优于13μm，系统15μm范围内能量集中度优于80%，渐晕系数小于0.95，该镜头可用于亚像素精度的飞船姿态轨道控制系统，为星敏感器导航光学系统设计提供了参考。     

基于深度学习光流法的荧光油膜全局速度测量

针对基于先验的传统光流法存在前提条件苛刻的问题，提出使用基于深度学习的光流法进行荧光油膜全局速度测量。采用数值仿真试验对基于先验的改进HS光流法和基于深度学习的FlowNet2光流法进行对比，结果显示：在不外加干扰时，改进HS光流法和FlowNet2光流法的平均端点误差分别为0.458 7像素/s和0.381 7像素/s；在亮度变化、噪声干扰或不同的演化时间下，FlowNet2光流法的平均端点误差均明显低于改进HS光流法，平均端点误差差值最大可达5.19像素/s；风洞试验进一步证明，FlowNet2光流法能够获得正确、清晰、定量的荧光油膜全局速度场，较改进HS光流法鲁棒性更高，对风洞工程应用具有一定的参考价值。     

基于被动相位噪声补偿的自由空间光学频率传递

针对自由空间光信号传输更易受到环境影响的特点，提出了一种被动相位噪声补偿技术。该方法利用探测往返传输的光信号与发射端参考信号拍频获得链路引入的相位噪声，在发射端通过声光移频器（acousto-optic modulator, AOM）对待传递信号移频取共轭即可在接收端获得相位稳定的光学频率信号。该方法避免了使用复杂的鉴相和伺服控制电路，使系统具有更快的补偿速度且没有鉴相范围的限制。实验结果表明，150 m的室外自由空间链路的平均时间1 s的附加频率不稳定度约为1.9×10-16，平均时间1 000 s的附加频率不稳定度约为4.6×10-19。该相位噪声补偿技术为高精度的自由空间光学频率传递提供了一个简单可靠的方案。     

基于Turbo方法的乘积码脉冲位置迭代调制解调译码

脉冲位置调制（PPM）无线光通信系统易受到大气湍流影响，针对于此，将Turbo技术引入到PPM的解调和乘积码译码中。基于极大似然准则导出了PPM软检测解调方法，结合分组码的SISO译码，构建了检测解调和译码联合迭代的Turbo结构，推导了其迭代原理算法。仿真分析结果表明，误码性能可随迭代次数增加改善，其中，在大气闪烁指数0.1和误码率10-6条件下，迭代3~5次相比非迭代系统获得了0.8 dB以上的增益。     

Optimal crater landmark selection based on optical navigation performance factors for planetary landing

Planetary craters are natural navigation landmarks that widely exist and are easily observed. Optical navigation based on crater landmarks has become an important autonomous navigation method for planetary landing. Due to the increase in observed crater landmarks and the limitation of onboard computation, the selection of good crater landmarks has gradually become a research hotspot in the field of landmark-based optical navigation. This paper designs a fast crater landmark selection method, which not only considers the configuration observability of crater subsets but also focuses on the influence on navigation performance arising from the measurement uncertainty and the matching confidence of craters, which is different from other landmark selection methods. The factor of measurement uncertainty, which is anisotropic, correlated and nonidentically distributed, is quantified and integrated into selection based on crater pairing detection and localization error evaluation. In addition, the concept of the crater matching confidence factor is introduced, which reflects the possibility of 2D projection measurements corresponding to 3D positions. Combined with the configuration observability factor, the crater landmark selection indicator is formed. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified by Monte Carlo simulations.     

下一代空间激光骨干网络全光处理技术

构建以高速激光链路为传输主体的空间激光骨干网络，是保障空间数据高速传输、提升信息共享率与时效性、实现信息服务网络全球覆盖的重要技术手段。空间数据容量的快速增加要求网络节点处数据处理带宽与之相适应且具备一定扩展性和兼容性。由于空间激光骨干网络节点较少、数据快速传输的特点，围绕我国下一代空间激光骨干网络节点处高带宽、低延迟的数据处理需求，基于交叉相位调制XPM和四波混频FWM两种光学三阶非线性效应分析并讨论了骨干节点处高速激光链路的交换/组播、制式转换及中继/再生全光数据处理技术，为我国下一代空间信息网络建设及高速激光链路的全面应用提供支撑。     

基于空间光反馈的复合轴跟踪稳定特性研究

复合轴系统通过粗瞄结构和精瞄机构配合，解决了空间光通信大角度和高精度跟踪之间的矛盾，是实现高速率空间光通信的重要手段。但是粗瞄和精瞄配合工作也给复合轴系统带来了复杂的解耦问题，使整个系统的鲁棒性降低，在跟踪速率变化较快的目标时，容易出现振荡，甚至使系统处于不稳定状态。以复合轴系统为研究基础，通过伯德图对系统的跟踪带宽、精度和稳定性进行分析，得到解耦过程是影响复合轴系统稳定性的主要原因。提出了基于跟踪微分器的线性自抗扰复合轴控制解耦方案，在保证系统精度的情况下，抑制系统在解耦过程中可能出现的振荡发散现象。在卫星轨道模拟平台上进行复合轴跟踪实验，实验结果证明，在最大角加速度0.32°/s2的轨道运动和最大角加速度2.26°/s2的微振动情况下，改进复合轴控制有效地提高了系统跟踪的稳定性，最终跟踪精度优于1 μrad(3σ)。