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自由空间光学激光通信解决方案
在 CACI International Inc (NYSE: CACI)，我们拥有 23,000 名才华横溢、充满活力的员工，他们始终保持警惕，提供独特的专业知识和差异化技术，以应对客户在国家安全和政府现代化方面面临的最大挑战。我们是一家品格优良、不断创新、长期追求卓越的公司。我们的文化推动着我们的成功，并让我们成为《财富》全球最受赞赏的公司。CACI 是《财富》1000 强企业、罗素 1000 指数和标准普尔中型股 400 指数的成员。欲了解更多信息，请访问 caci.com。
自由空间光学 (FSO) 白皮书
FSO 使用光信号作为载波频率，通过大气提供点对点通信信息传输。由于其成本效益高、易于安装、快速建立通信链路（尤其是在灾害管理场景中）、高带宽配置和广泛的应用范围，它在电信行业引起了关注。其运行的频率范围使 FSO 通信无需许可。使用 FSO 通信，最大数据传输速率可达 2.5 Gbps，而 RF 通信系统提供的最大数据传输速率仅为 622Mbps。FSO 涉及使用空气作为传输介质的语音、视频和数据的光传输。使用 FSO 技术的传输相对简单。它涉及两个系统，每个系统都由一个光收发器组成，该光收发器由激光发射器和接收器组成，以提供全双工（双向）功能。每个 FSO 系统都使用高功率光源（例如激光）和一个望远镜，该望远镜将光通过大气传输到另一个接收信息的望远镜。此时，接收望远镜通过光纤连接到高灵敏度接收器。 2.0 什么是自由空间光传输系统？ 自由空间光传输系统是一种无线连接形式，用于连接具有直接视线的两个点。该系统通过获取标准数据或电信信号、将其转换为数字格式并通过自由空间传输来运行。用于传输此信号的载波是红外线，由高功率 LED 或激光二极管产生。信号沿光纤传输的基本原理与通过自由空间传输的基本原理相同。 自由空间光学子系统
自由空间光学脉冲神经网络
神经形态工程已成为开发大脑启发式计算系统的一种有前途的途径。然而，传统的基于电子人工智能的处理器经常遇到与处理速度和散热相关的挑战。作为一种替代方案，已经提出了此类处理器的光学实现，利用光的固有信息处理能力。在光学神经形态工程领域探索的各种光学神经网络 (ONN) 中，脉冲神经网络 (SNN) 在模拟人脑的计算原理方面表现出显著的成功。光学 SNN 基于事件的脉冲特性提供了低功耗操作、速度、时间处理、模拟计算和硬件效率方面的功能，这些功能很难或不可能与其他 ONN 类型相匹配。在这项工作中，我们介绍了开创性的自由空间光学深度脉冲卷积神经网络 (OSCNN)，这是一种受人眼计算模型启发的新方法。我们的 OSCNN 利用自由空间光学来提高功率效率和处理速度，同时保持模式检测的高精度。具体而言，我们的模型在初始层采用 Gabor 滤波器进行有效特征提取，并利用使用现成光学元件设计的强度到延迟转换和同步器等光学元件。OSCNN 在基准数据集（包括 MNIST、ETH80 和 Caltech）上进行了严格测试，显示出具有竞争力的分类准确性。我们的比较分析表明，OSCNN 仅消耗 1.6 W 的功率，处理速度为 2.44 毫秒，明显优于 GPU 上的传统电子 CNN，后者通常消耗 150-300 W，处理速度为 1-5 毫秒，并且与其他自由空间 ONN 相媲美。我们的贡献包括解决光学神经网络实现中的几个关键挑战。为了确保组件对准的纳米级精度，我们提出了先进的微定位系统和主动反馈控制机制。为了提高信号完整性，我们采用了高质量的光学元件、纠错算法、自适应光学和抗噪声编码方案。通过设计高速光电转换器、定制集成电路和先进的封装技术，优化了光学和电子元件的集成。此外，我们还利用高效、紧凑的半导体激光二极管，并开发了新颖的冷却策略，以最大限度地减少功耗和占地面积。
国际空间光学会议—ICSO 2022
- 测试的组件应完全代表为任务提供的设备。如果组件有任何影响性变化，则应通过新的资格认证进行覆盖。分析每项修改以确定所需的增量资格认证，例如芯片环氧树脂的变化，必须至少重新测试振动、冲击和热循环。但是，不需要辐射测试，因为它不会影响环氧树脂的坚固性。有时，资格认证基于类似组件，但不能 100% 代表所选参考，例如，资格认证期间测试的设备的封装与任务组件的封装不同。或者辐射必须在不同的芯片上进行。在所有这些情况下，也需要增量资格认证。可接受的相似性水平也是在太空环境中激活的特定故障机制的函数，这对于每个光电部件子组都是不同的，并且可能导致特定的额外资格认证测试。 - 测试水平应涵盖任务环境。 - 光电性能的验收标准应符合任务要求。
智能反射表面辅助自由空间光学...
自由空间光学 (FSO) 系统是支持下一代无线系统及更高版本的高数据速率要求的有希望的候选系统 [1]。具体而言，与光纤链路相比，FSO 系统的部署速度更快、成本更低，同时与射频 (RF) 系统相比，能够以更低的成本和更轻的设备重量提供几 Gbps 的数据速率 [2]，[3]。此外，由于 FSO 系统采用窄激光束，因此本质上是安全且无干扰的。这些特性使 FSO 系统成为卫星、无人机/气球和地面通信（特别是无线前传和回传）的有吸引力的选择 [1]–[3]。尽管 FSO 系统具有上述优势，但它们也面临着一些挑战，例如易受大气湍流影响、指向误差以及恶劣天气条件下的高衰减。过去几年，人们已经开发出适当的对策来克服这些挑战，包括多输入多输出 (MIMO) FSO 系统和混合 RF/FSO 系统 [2]。然而，这些技术无法克服发射器 (Tx) 和接收器 (Rx) 之间视线 (LoS) 链路的要求，这是 FSO 系统的一个根本性持续限制。目前，解决此问题的唯一可行方法是部署光中继节点。然而，这种中继节点价格昂贵且不方便，因为它们需要大量额外的硬件部署。另一方面，对于 RF 通信系统，智能反射面
一种新型宽视场空间光学系统的光学设计...
监测和减缓气候变化对全世界具有重大社会意义。气候变化会增加死亡率 [ 1 ]。2019 年，世界卫生组织 (WHO) 估计，2030 年至 2050 年期间，每年将有约 25 万人死于气候变化 [ 2 ]。最近，Thiery 等人发表了一项研究估计，与 1960 年出生的人相比，在现行气候政策承诺下，2020 年出生的儿童经历极端事件的可能性增加 2 至 7 倍 [ 3 ]。科学确实表明，未来几十年将出现更频繁、更强烈、更持久和更大规模的热浪 [ 3 – 7 ]。欧盟委员会和世界气象学会 (WMO) 等各个机构正在监督全球变暖的监测和预防。政治议程优先考虑了一系列措施，例如实现可持续发展目标 (SDG)，其中气候行动是第 13 项 [ 8 ]；2015 年 12 月《巴黎协定》 (COP21) 的成果 [ 9 ] 以及 2021 年 11 月举行的后续 COP26 [ 10 ] 的成果。2021 年，政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 发布了第六次评估报告的第一部分，强调了地球能量不平衡 (EEI) 在气候变化中的重要性 [ 11 ]。EEI 是衡量年际至十年间全球气候变化速率的指标。此外，它与气候系统的其他组成部分直接相关，包括全球海洋热吸收、大气变暖、陆地变暖和冰融化。气候系统受复杂而微妙的机制控制。气候变化既可能受到自然因素（火山爆发、太阳辐射等）的影响，也可能受到人为因素（气溶胶、温室气体等）的影响或推动 [11]。从本质上讲，气候科学确实是多学科的。为了监测气候变化的不同方面，科学家编制了一份需要在地球上观察的关键要素清单，称为基本气候变量 (ECV)。目前，全球气候观测系统 (GCOS) 指定了 54 个 ECV [12]。
水平自由空间光学链路，立方体超过143 km
自由空间光学（FSO）通信的最新进步正在使卫星微型化和数据传输速率取得突破。Cubeisl激光通信终端（LCT）是德国航空航天中心（DLR）的开发项目，将在2025年推出后以100 Mbps的形式展示100 Mbps的卫星间链接，并以1 Gbps的链接展示。该技术旨在将自己确立为有效的立方体通信的尖端解决方案，从而提供高数据速率。为了验证其能力，该终端在143公里的FSO连接中进行了严格的测试，在加那利群岛的La Palma和Tenerife之间进行了严格的联系。欧洲航天局的光学地面站模仿了下行链路，而两个LCT之间的通信模拟了卫星间链接。本文概述了立方体LCT的当前发育阶段，并提出了其水平链接演示的结果。
使用光子晶体表面发射激光器的自由空间光学通信的建议和演示
摘要 - 我们建议使用光子晶体表面发射激光器（PC-SELS）提出并演示自由空间光学（FSO）。与其他类型的常规半导体激光器不同，例如伸向边缘激光器（EEL）和垂直腔表面发射激光器（VCSEL），PCSELS，PCSELS在同一时间内实现了更大的区域单模式相干激光，并且这种独特的功能具有高功率（> WATT）和无镜头的操作。迄今为止，这些优点已被认为正在改变游戏，尤其是在光检测和范围（LIDAR）和激光处理应用程序中。在这项工作中，我们表明FSO通信也可以从PCSEL的这些优势中受益；更具体地，包括低功率半导体激光器，光学镜头和基于纤维的放大器的传统发射器可以用单个PCSEL代替。由于纤维放大器通常由笨重的组件组成，并且转化率较低，因此PCSEL可以提供更多的空间和节能解决方案。此外，直接从大区块单模PCSEL获得的窄光束发散角还可以消除发射机侧透镜系统的需求。为了实验验证这些潜在的优势，我们根据PCSELS进行了FSO传输实验，并使用500- m PCSEL在1.1 m上成功传输了480-MHz和864-MHz正交频次频施加频型（OFDM）信号（OFDM）信号。我们认为，PCSEL在FSO通信中打开了新的可能性和选择。
航天安全产业日 - 匈牙利
• DRACO • 激光跟踪和动量传递 • VISDOMS（空间光学元件） • CREAM（碰撞风险评估和自动缓解） • 洁净空间相关项目（10 分钟 – A. Wolahan）