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World File Search System自由空间
光子霍普夫子的拓扑变换和自由空间传输
摘要。结构化光场体现了偏振、相位和振幅的强烈空间变化。通过它们的拓扑特性可以理解、表征和利用此类场。三维 (3D) 拓扑孤子，例如霍普夫子，是具有非平凡粒子状结构的 3D 局部连续场配置，表现出许多重要的拓扑保护特性。在这里，我们提出并展示了霍普夫子的光子对应物，它们具有霍普夫纤维化、霍普夫指数和从实空间矢量光束到代表偏振态的同伦超球面的霍普夫映射的精确特征。我们通过实验生成具有按需高阶霍普夫指数和独立控制拓扑纹理的光子霍普夫子，包括 Néel 类型、Bloch 类型和反斯盖明类型。我们还展示了光子霍普夫子的稳健自由空间传输，从而展示了霍普夫子在开发光学拓扑信息学和通信方面的潜力。
通过多层光转换>调查耐湍流的自由空间光学通信
摘要。多层光转换（MPLC）提供了自适应光学器件的替代方法，用于将湍流腐败的自由空间光束耦合到单模光纤或波导中。最近发布的测试结果表明，这种转换设备比自适应光学系统具有可比性或更好的性能。为了更好地了解设备特性，进行了模拟，以量化不同湍流强度和Hermite数量的功率损失 - 转换过程中使用的高斯模式。特定的病例研究是由美国陆军研究实验室开发的原型自由空间激光通信系统。拟议的仿真和统计结果报告了。还讨论了MPLC后梁功率组合器的分析。©作者。由SPIE在创意共享归因4.0国际许可下出版。全部或部分分发或复制此工作需要完全归因于原始出版物，包括其DOI。[doi：10.1117/1.oe.61.11.116104]
使用单极量子器件的中红外热大气窗口高容量自由空间光链路
摘要。自由空间光通信在部署方便和成本方面是光纤通信系统非常有前途的替代方案。中红外光具有几个与自由空间应用密切相关的特性：即使在恶劣条件下在大气中传播时吸收率也很低、长距离传播期间波前稳定、以及此波长范围不受任何管制和限制。最近已经展示了利用子带间设备进行高速传输的概念验证，但这一努力受到短距离光路（最长 1 米）的限制。在这项工作中，我们研究了使用单极量子光电子学构建长距离链路的可能性。使用了两种不同的探测器：非制冷量子级联探测器和氮冷却量子阱红外光电探测器。我们在背靠背配置中评估了链路的最大数据速率，然后添加了 Herriott 单元以将光路长度增加到 31 米。通过使用脉冲整形、预处理和后处理，我们在 31 米传播链路的两级（OOK）和四级（PAM-4）调制方案中达到了创纪录的 30 Gbit s −1 比特率，并且比特误码率与纠错码兼容。
利用环形涡旋光束和聚焦镜减轻自由空间光通信中轨道角动量模式的串扰
携带OAM的涡旋光束由于其广泛的应用而引起了人们的广泛关注，例如光学操控与捕获[1]、成像[2]、量子纠缠[3]、自由空间光(FSO)通信[4]等等。特别地，那些具有相互正交特性的光束已被用于FSO通信中的复用/解复用，以增加容量和频谱效率[5，6]。然而，基于OAM复用/解复用的FSO通信面临的主要挑战是大气湍流的干扰。当激光束在大气中传播时，由于湍流引起折射率的随机波动，一个OAM态的能量将分散到相邻态[7-10]。这种现象称为OAM模式的串扰。显然，OAM模式间的串扰会影响通信质量，严重的串扰甚至会导致通信失败。在之前的研究中，人们采用自适应光学来补偿湍流大气中光束的OAM[11,12]，但自适应光学系统非常复杂。此外，重构
用于自由空间光通信接收器的移动立方体卫星指挥和控制地面站架构
美国军方继续鼓励对强大的卫星通信的需求，以便成功执行国防任务。立方体卫星是一种小型航天器，最初用于扩大航空航天和卫星通信领域的教育机会。这项研究探索了现有和潜在的地面站架构选项，以集成来自立方体卫星的自由空间光通信下行链路。未来的实验计划将侧重于在更多样化的环境中应用此功能，以包括扩展的地面架构机会。系统工程设计和架构方法有助于了解当前的硬件和软件选项以及未来扩展机会的限制。通过考虑可比较的规划方法，可以组织架构开发的替代方案，以帮助识别子系统和地面通信接口的控制因素。作为一个成熟的立方体卫星通信系统，现有的移动立方体卫星指挥和控制 (MC3) 架构是实验集成和最终考虑计划概念验证的绝佳候选者。
f或引用Adam I.A.，Yashin D.A.，Kargina D.A.，Nasedkin B.A.自由空间QKD中高斯和涡流梁与tur>中的相位编码的比较
量子密钥分布（QKD）是通信技术的新方向。QKD建立了两个当事方（通常称为Alice和Bob）之间的安全连接，其中量子力学定律提供了有目的的通道的可靠性，其中最重要的是无关定理[1]。从长远来看，QKD基于计算数学函数的复杂性，QKD比常见的密码系统提供了更安全的连接。第一个提出的方案是BB84 [2]，其中秘密键是通过使用两个正交光子极化碱基来生成的。从那时起，研究了许多方案和实验方案以改善QKD系统的参数并扩大其应用的可能性[3]。尤其是，自由空间QKD由于其灵活性和移动性而积极开发，可用于移动设备[4]，卫星通信[5]和物联网（IoT）[6]。与光纤纤维相比，自由空间QKD尚未在商业系统中广泛使用。这些系统的主要局限性是高斯光束偏离由大气湍流和天气条件引起的原始传播方向的偏差。为解决此问题，目前使用了具有较大入口或特殊校正系统的伸缩系统，这增加了QKD系统的复杂性，重量和成本。作为梁偏差补偿的另一种方法，可以使用光涡旋，根据许多研究[7，8]，在湍流气氛中更稳定。这些问题将在本文中探讨。光涡流或具有轨道角动量（OAM）的光辐射在其中心具有空间奇异性，相位保持不确定，并且沿着梁的内边缘从0到2π不等[9]。这些过渡的数量对应于涡旋的拓扑电荷。目前，已经在QKD系统中研究了涡流束，特别是作为编码信息的基础[10]和相对于轨道动量的通道[11]。但是，在自由空间QKD中具有湍流气氛的高斯和涡流梁的传播及其对此类系统参数的影响之间没有比较。此外，没有对相位调节保存进行的实验研究，并对涡流束进行了额外的调节和解调，这对于将大气通道与光学纤维有效整合是必不可少的。
增强雾检测和自由空间分割
摘要 汽车导航严重依赖于自由空间检测。不幸的是，传统方法在恶劣的天气条件下会遇到困难，尤其是在白天。本文提出了一种解决方案，使用对比度恢复方法对车载摄像头捕获的图像进行处理。在几个方面，所提出的方法都推动了现有技术的进步。首先，通过计算最短路线图，可以更好地分割感兴趣的雾区域。其次，一起计算雾密度和地平线位置。然后，该方法通过假设道路平坦并检测垂直物体来恢复道路的对比度。最后，通过分割车辆前方的连通分量来确定自由空间区域。为了预测该方法的有效性，进行了实验验证。在从车载摄像头捕获的视频序列中提取的样本图像上显示了各种结果。所提出的方法是对依赖颜色分割和立体视觉的现有自由空间区域检测方法的补充。
设计水下自由空间光通信系统的新方法
涉及多个水下航行器与海底节点的海洋观测系统对更好地了解海洋起着重要作用，而水下无线通信对于海量数据交互至关重要。与声学等方法相比，具有带宽和综合作用距离的光通信是首选方法。然而方向性的存在使得光学方法难以使用，特别是当收发器配备在动力航行器上时。本研究提出了一种水下自由空间光通信信息传输方法。研究并建模了水下光传输特性、光电信号处理和调制解调算法。提出并仿真了实现水下自由空间光通信的新方法。开发了包括自由空间光发射器和接收器的原型机，并进行了不同场景下的测试，观察到的结果包括：（1）使用最少数量的LED，达到了空间均匀照明的效果，发射机覆盖范围达到160°。 （2）当发射机功率为10W，通信速率为1Mbps时，最大通信距离可达13m。
硅光子学的自由空间应用：综述
摘要：硅光子学最近已将其应用扩展到提供自由空间发射以检测或操纵外部物体。最显著的例子是硅光学相控阵，它可以引导自由空间光束以实现芯片级固态激光雷达。其他例子包括自由空间光通信、量子光子学、成像系统和光遗传学探针。与由体光学元件组成的传统光学系统相比，硅光子学将光学系统小型化为具有许多功能波导元件的光子芯片。通过利用成熟的单片 CMOS 工艺，硅光子学实现了大批量生产、可扩展性、可重构性和并行性。在本文中，我们回顾了基于硅光子学的光束控制技术的最新进展，包括光学相控阵、焦平面阵列和色散光栅衍射。还讨论了用于产生准直、聚焦、贝塞尔和涡旋光束的各种光束整形技术。最后，我们展望了硅光子学在自由空间应用的前景和挑战。
自由空间激光通信 XXXV (LA402) - SPIE
项目委员会：Abhijit Biswas，喷气推进实验室。（美国）；Don M. Boroson，麻省理工学院林肯实验室。（美国）；Kerri L. Cahoy，麻省理工学院（美国）；Donald M. Cornwell Jr.，亚马逊公司（美国）；Baris I. Erkmen，Hedron（美国）；Harald Hauschildt，欧洲空间研究与技术中心。（荷兰）；Frank F. Heine，Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG（德国）；William S. Rabinovich，美国。海军研究实验室。（美国）；Todd S. Rose，航空航天公司（美国）；Julie Smith，空军研究实验室。（美国）； Sarah A. Tedder，NASA 格伦研究中心。（美国）；Linda M. Thomas，美国海军研究实验室。（美国）；Morio Toyoshima，国家信息和通信技术研究所（日本）