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)。     

基于模式分集的星地激光通信技术研究

针对星地激光通信的大气湍流导致信号光损伤这一问题，实验搭建了一种能够补偿大气湍流的空间激光通信系统，采用模式分集接收结合最大比合并方法对大气湍流进行补偿，采用相干探测技术对高阶调制信号进行光电探测。在不同湍流强度下进行了传输实验，结果表明：模式分集空间激光通信系统的性能相比较于单模光纤接收系统有较大提升，随着湍流强度的增加，性能提升更加显著。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标误码率情况下，模式分集系统相比单模光纤接收系统分别降低了约4.2 dB、5.1 dB 和 5.5 dB的链路损耗。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标中断概率下，模式分集接收系统相比单模光纤接收系统分别降低了约3 dB、5.9 dB 和 4.3 dB的链路损耗。     

中国典型气溶胶模型光学特性分析及在大气校正中的应用

针对中国区域内卫星影像大气校正中气溶胶模型的适用性问题，基于Lorenz-MIE理论，结合多角度偏振相机(DPC)的3个观测通道，分析了中国典型气溶胶模型的光学特性，并将其出现频率较高(>5%)的模型组合用于可见短波红外高光谱相机(AHSI)观测仿真数据的大气校正中。通过对比校正结果，得到如下结论:在大气较为清洁的情况下，适合应用城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合或二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合，对中国区域内卫星影像进行大气校正;在气溶胶光学厚度较大(或能见度较低)时，华北、华南和西北区域内卫星影像大气校正中二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更为适用，华东区域则是城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更适合。     

基于内腔光阱的光力加速度测量方法

内腔光阱中被捕获微粒的微小位移将导致腔内激光功率的大幅变化,可实现光阱系统的快速自反馈.基于这一原理,提出了一种新型加速度测量方案.该方案计算了内腔光阱中被捕获微粒的径向受力,建立了利用激光功率进行加速度传感的理论模型,并分析了工作点的选取对加速度测量的影响.系统以高频光电探测器作为加速度测量模块,可实现GHz量级的信号采集.内腔光阱将进一步促进光镊技术在惯性测量方向上的应用.     

Study of aerosol anomaly associated with large earthquakes (M>6)

We present the variation of unusual atmospheric phenomena, aerosols, to understand the preseismic irregularities for two major earthquakes in Japan. We consider aerosol optical depth and Angstrom exponent data retrieved from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) instrument onboard the Terra satellite to establish possible connections between earthquakes and the generation of aerosols. Variation of the aerosol parameters shows significant changes before the April 15, 2016, Kumamoto earthquake ($M=7.0,h=10$ km) and the November 21, 2016, Fukushima earthquake ($M=6.9$ and $h=9$ km), where M indicates the Richter magnitude and h indicates the focal depth. To identify the source of the aerosol particles, we use the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model (HYSPLIT-4). This model uses both Lagrangian and Eulerian approaches to compute trajectories and establish a source-receptor relationship. We compute backward trajectories to check whether the aerosol generated near the epicenter is due to the preseismic processes or is transported from other areas. From our results, we conclude the fine-mode aerosols are generated in the vicinity of the epicenter, 3–7 days before the earthquakes.     

飞秒光学频率梳在计量领域的应用

飞秒光学频率梳是超快激光光学领域的重要研究方向，通过将锁模激光器重复频率（f_r）及载波包络相移频率（f_o）锁定至微波频率基准，在时域上呈现出飞秒量级的周期性超短脉冲序列，在频域上呈现出一系列离散等间隔排列的纵模分量，广泛应用于时间频率传递，空间尺度测量和精密光谱测量等诸多计量科学研究领域。根据飞秒光频梳的基本原理，着重介绍了其在计量领域的应用研究，分析了在计量领域的重要作用及研究的重要意义。