可调谐高精度光学分数阶傅里叶变换器基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61805046
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Fractional Fourier transform plays an important role in the application of non-stationary signal analysis and processing. Nevertheless, the implement method in digital domain spends enormous expenditure on computing, and is confronted with the bottleneck of achieving high-accuracy digitization of wideband signals. In recent years, the implementation of fractional Fourier transform in analog domain with the assistance of lightwave, which utilizes its characteristics of broadband and high speed, is regarded as a potential technique to solve the above-mentioned problems. In order to overcome the issues of low resolution and fixed order in the existing optical fractional Fourier transformers, a new method to achieve a large equivalent dispersion with a free tunable scale is proposed based on a frequency-shift optical loop in this project. Using this method, a tunable optical fractional Fourier transformer with a high resolution is realized. The research content of this project can be summarized as follows. Firstly, the realization mechanism and method of a large equivalent dispersion with a free tunable scale in a frequency-shift optical loop will be researched. Then, the realization mechanism of an optical fractional Fourier transformer based on a frequency-shift-optical loop will be researched, and its characteristics will be analyzed. Finally, the experiment application of a tunable optical fractional Fourier transform with a high resolution in real-time signal analysis and processing will be researched. The research will be carried out in full-scale, including theoretical analysis, numerical simulation and experiment verification, which is expected to promote the development of the optical real-time signal processing.
分数阶傅里叶变换在非平稳信号的分析和处理中具有非常重要的应用。然而,数字域实现方法存在庞大的计算开销和宽带高精度数字化瓶颈问题。目前,利用光波的宽带、高速特性在模拟域实现信号的分数阶傅里叶变换是避免上述问题的潜在技术途径。为了解决现有光学分数阶傅里叶变换器分辨率较低且阶数固定的问题,本项目提出了一种基于移频光环路实现宽范围可调谐等效大色散的方法,并利用该方法实现阶数可调谐的高精度光学分数阶傅里叶变换器。项目拟从理论分析、数值仿真和实验验证等方面,研究移频光环路的宽范围可调谐等效大色散实现机理及方法,研究基于移频光环路的光学分数阶傅里叶变换器实现机理和特性,研究可调谐高精度光学分数阶傅里叶变换器在实时信号分析和处理中的实验应用等,期望促进光学模拟信号实时处理的发展。

结项摘要

本项目针对宽带无线通信、先进雷达、电子侦察等民用和国防领域对宽带微波信号实时处理的亟需,围绕基于光学色散的模拟信号处理技术开展研究工作,重点研究了基于光学移频环路等效大色散的分数阶傅里叶变换、基于色散啁啾补偿超短光脉冲采样的宽带微波信号测频和基于色散傅里叶变换的光学时间拉伸模数转换,突破了连续可调谐的等效大群速度色散实现、色散功率代价导致的数字化模拟带宽受限等关键理论问题,掌握了实时高精度大范围的微波频率和啁啾率测量,以及宽带微波信号高速线性化模数转换等关键技术,形成了一套实现宽带微波信号实时处理的方法。对于基于光学移频环路的分数阶傅里叶变换器,建立了完整的理论模型;提出了基于三路自由光谱范围互质的高精度大范围微波信号频率和啁啾率测量方案,并进行了仿真和实验验证;提出了基于频域基频判据的微波信号啁啾率测量方法,以提高系统的抗噪声特性,同时降低系统对光电探测器和测量仪器的模拟带宽需求,并完成了验证。针对基于色散啁啾补偿超短光脉冲的测频,建立了理论模型,设计并搭建了重复频率可调的超短光脉冲源;提出了采用三通道重复频率互质的超短光脉冲源进行光采样,实现宽带多频率微波信号的高精度频率测量,并进行了实验验证。针对基于色散傅里叶变换的光学时间拉伸模数转换器,建立了全套理论模型,提出了采用互补单边带调制结构结合数字域补偿算法的宽带线性化光学模数转换方案,同时抑制了载波包络和调制非线性导致的失真,并解决了色散功率代价导致的模拟带宽受限的问题,完成了实验验证。项目的研究成果对于基于光学色散的模拟信号处理具有参考价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Reconfigurable high-resolution photonic fractional Fourier transformer for broadband frequency measurement and large-scale chirp rate characterization of microwave signals
可重构高分辨率光子分数傅里叶变换器,用于微波信号的宽带频率测量和大规模线性调频速率表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Di Peng;Haiming Jiang;Fangcheng Shen;Hongyan Xia;Kang Xie
  • 通讯作者:
    Kang Xie
Robust wide-range chirp rate measurement based on a flexible photonic fractional Fourier transformer
基于灵活的光子分数傅里叶变换器的鲁棒宽范围线性调频频率测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Di Peng;Huaqing Li;Yuwen Qin;Jianping Li;Songnian Fu
  • 通讯作者:
    Songnian Fu
Broadband transient waveform digitizer based on photonic time stretch
基于光子时间拉伸的宽带瞬态波形数字化仪
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yaowen Zhang;Rongting Jin;Di Peng;Weiqiang Lyu;Zhenwei Fu;Zhiyao Zhang;Shangjian Zhang;Heping Li;Yong Liu
  • 通讯作者:
    Yong Liu
Broadband high-resolution microwave frequency measurement based on photonic undersampling via using three cavity-less optical pulse sources with coprime repetition rates
使用具有互质重复率的三个无腔光脉冲源进行基于光子欠采样的宽带高分辨率微波频率测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Xuyan Zhang;Di Peng;Yangxue Ma;Botao Wang;Mengke Wang;Zhengkai Li;Zhiyao Zhang;Shangjian Zhang;Heping Li;Yong Liu
  • 通讯作者:
    Yong Liu
An SBS-based optoelectronic oscillator for high-speed and high sensiticity temperature sensing
一种基于 SBS 的光电振荡器,用于高速、高灵敏度温度传感
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhen Zeng;Di Peng;Zhiyao Zhang;Shangjian Zhang;Guangming Ni;Yong Liu
  • 通讯作者:
    Yong Liu

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其他文献

Industrial Temperature Monitoring System Design Based on ZigBee and Infrared Temperature Sensing
基于ZigBee和红外温度传感的工业温度监控系统设计
  • DOI:
    10.4236/opj.2013.32b065
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Optics and Photonics Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭迪;万生鹏
  • 通讯作者:
    万生鹏
Development of Frequency Difference Lock Based Brillouin Sensor
频差锁布里渊传感器的研制
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.655-657.905
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘冬冬;万生鹏;彭迪;赵一柱
  • 通讯作者:
    赵一柱
小麦赤霉病菌α-微管蛋白原核表达及纯化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物病理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐建强;张聪;于金凤;彭迪;周明国
  • 通讯作者:
    周明国
温敏涂料TSP热流密度测量方法及应用
  • DOI:
    10.1101/2022.07.29.22278150
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    气体物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘旭;彭迪;刘应征
  • 通讯作者:
    刘应征
趋化因子受体CXCR4在肾癌组织中的表达及其调控机制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国医药生物技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭迪;刘钊;李锦楠;张晓艳;王浩;王华;肖凤君;张忠涛;胡泽斌;王立生;吴学杰;杨月峰
  • 通讯作者:
    杨月峰

其他文献

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彭迪的其他基金

基于变频滤波光电振荡器的B5G基站毫米波信号产生研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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