Постановка задачи. Внедрение оптической связи между искусственными спутниками Земли как части глобальной сети связи - важная и актуальная проблема. Одна из задач, которую при этом необходимо решить, - это переход с длины волны излучения 1,55 мкм, которая успешно используется в волоконно-оптических системах связи на Земле и под водой, на более короткие волны. В статье рассмотрена частная задача практической реализации оптического усилителя для системы космической связи. Была выбрана схема усилителя, использующего иттербиевое оптическое волокно в качестве активной усилительной среды. Целью работы является исследование оптических усилителей на основе иттербия, их схем и конструктивных особенностей для применения в качестве усилителя мощности и предварительного усилителя в системах космической связи. Новизна работы заключается в предлагаемой методике исследований и результатах анализа схем двухкаскадного оптического усилителя мощности и однокаскадного предварительного оптического усилителя. Результат исследования: практические рекомендации по методикам исследования оптических усилителей на основе иттербиевых волокон. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы разработчиками оптических усилителей, а также в учебном процессе на кафедре оптических и квантовых систем связи СПбГУТ.
Идентификаторы и классификаторы
О современном состоянии космической связи
Космическая связь начала свое развитие в середине 1960-х гг. с появлением первого советского спутника связи «Молния» и американского «Telstar» и продолжает быстро развиваться в интересах всего человечества.
Список литературы
1. Дмитриев В. И. Системы спутниковой подвижной связи // Космическая связь: прошлое, настоящее, будущее: Материалы Четвертых научных чтений памяти А. С. Попова, посвященных Дню радио - празднику работников всех отраслей связи (Санкт-Петербург, 6 мая 2011 г.). СПб.: Центральный музей связи им. А. С. Попова, 2011. 128 с.
2. Hemmati H. Near-Earth Laser Communications // Near-Earth Laser Communications. CRC press, 2020. 453 p.
3. Романов А. А., Романов А. А. Основы космических информационных систем: учебное пособие. М.: ИКИ РАН; МФТИ, 2019. 292 с.
4. Kaushal H., Kaddoum G. Optical Communication in Space: Challenges and Mitigation Techniques // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2016. Vol. 19. Iss. 1. P. 57-96. DOI: 10.1109/COMST.2016.2603518 EDN: USFFPW
5. Alharbi A. G., Kanwal F., Ghafoor S., Habib N.; Kanwal B. et al. Performance Optimization of Holmium Doped Fiber Amplifiers for Optical Communication Applications in 2-2.15 μm Wavelength Range // Photonics. 2022. Vol. 9. Iss. 4 (245). DOI: 10.3390/photonics9040245 EDN: TORLVN
6. Albalawi A., Zhu H., Taccheo S., Chiasera A., Ferrari M. et al. Numerical Modeling of the Impact of Pump Wavelength on Yb-Doped Fiber Amplifier Performance // Optical and Quantum Electronics. 2016. Vol. 48. Iss. 11. PP. 1-7. DOI: 10.1007/s11082-016-0771-z EDN: DAPYDN
7. Zervas N. M. High Power Ytterbium-Doped Fiber Lasers-Fundamentals and Applications // International Journal of Modern Physics B. 2014. Vol. 28. Iss. 12. PP. 1442009-1442044. DOI: 10.1142/S0217979214420090 EDN: SOQEMP
8. Paschotta R., Nilsson J., Tropper A. C., Hanna D. C. Ytterbium-Doped Fiber Amplifiers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1997. Vol. 33. Iss. 7. PP. 1049-1056. DOI: 10.1109/3.594865
9. Pask H. M., Carman R. J., Hanna D. C., Tropper A. C., Mackechnie C. J. et al. Ytterbium-Doped Silica Fiber Lasers: Versatile Sources for the 1-1.2 μm Region // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 1995. Vol. 1. Iss. 1. PP. 2-13. DOI: 10.1109/2944.468377
10. Mirza J., Ghafoor S., Armghan A., Elhamrawy O. I., Jamal L. et al. Performance Enhancement of Ytterbium-Doped Fiber Amplifier Employing a Dual-Stage In-Band Asymmetrical Pumping // Micromachines 2022. Vol. 13. Iss. 9. P. 1488. DOI: 10.3390/mi13091488 EDN: IUPIIU
11. Mukhtar S., Aliyu K. N., Qureshi K. K. Performance Evaluation of Er3+/Yb3+ Codoped Fiber Amplifier // Microwave and Optical Technology Letters. 2020. Vol. 62. Iss. 6. PP. 2243-2247. DOI: 10.1002/mop.32320 EDN: ANLZZD
12. Tench R. E., Romano C., Delavaux J.-M. Shared Pump Two-Stage Polarization-Maintaining Holmium-Doped Fiber Amplifier // IEEE Photonics Technology Letters. 2019. Vol. 31. Iss. 5. PP. 357-360. DOI: 10.1109/LPT.2019.2895786 EDN: CEDQKE
13. Aleshkina S. S., Lipatov D. S., Kotov L. V., Temyanko V. L., Likhachev M. E. All-fiber Single-mode PM Yb-Doped Pre-Amplifier at 0.976 μm // Proceedings of the 2019 IEEE Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC, Munich, Germany, 23-27 June 2019). P. 8872593. DOI: 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8872593 EDN: ILPCFA
Выпуск
Другие статьи выпуска
Постановка задачи. Виртуализация, будучи ключевым компонентом современных IT-решений, представляет собой сложную систему, в которой различные элементы взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. Это делает виртуальные инфраструктуры особенно уязвимыми к разнообразным атакам и угрозам, комплексный анализ которых позволит выявить и классифицировать основные задачи защиты систем виртуализации. Целью работы является идентификация уязвимых мест во всей виртуальной инфраструктуре для оценки текущего уровня безопасности и разработки рекомендаций для улучшения защиты виртуальных систем. Используемые методы: решение поставленной задачи основано на анализе виртуальной инфраструктуры, разделенной на сегменты, каждый из которых требует индивидуального подхода к обеспечению безопасности. Подход с разделением инфраструктуры на зоны способствует направленной защите и оптимизации ресурсов безопасности, позволяя эффективно распределять их в зависимости от важности и рисков каждой зоны.
Результат: проведенный анализ угроз демонстрирует, что каждая составляющая виртуальной системы подвержена рискам атак или несанкционированного доступа к хранимой и передаваемой информации. Угрозы могут быть направлены как на аппаратную, так и на программную часть инфраструктуры и имеют разнообразный характер.
Постановка задачи. Актуальной задачей в области инфракрасной спектроскопии является оценка эффективности использования фоточувствительных пластин с напыленным слоем селенида свинца в фотоприемных устройствах для прогнозирования качества изделия на раннем технологическом этапе его создания. Анализ качества характеристик пластин с применением графических данных, которые предоставляют современные приборы инфракрасной спектроскопии, затруднителен ввиду визуальной схожести графиков интерферограмм для разных пластин, вследствие чего возникает необходимость применения аналитических функций. Цель работы: получение аналитического выражения функций интерферограмм, представленного в виде суммы тригонометрических функций с переменными коэффициентами при них. По данным коэффициентам можно судить о различиях между интерферограммами для дальнейшей оценки качества фоточувствительных пластин, имея на входе дискретные точки данных спектра пропускания. Используемые методы: применение косинус-преобразования Фурье, позволяющего восстановить интерферограмму, полученную на Фурье-спектрометре, по ее спектру пропускания, а также программного обеспечения для автоматизации расчетов коэффициентов для множества исходных спектров пропускания.
Результат: по итогам работы получено аналитическое выражение восстановленной интерферограммы в общем виде с переменными коэффициентами, уникальными для каждой пластины. Аналитическое выражение представляет собой сумму тригонометрических функций с аргументами, равными пределам интегрирования полиномов сплайн-функции. Однако на практике каждая тригонометрическая функция делится на независимую переменную, возведенную в целую степень от 1 до 4. Это позволяет сделать вывод, что любая интерферограмма, полученная в соответствии с данной моделью, имеет локальные максимумы, чьи значения постепенно уменьшаются по мере увеличения независимой переменной. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить вычисления коэффициентов, благодаря чему возможно получение как аналитического, так и дискретного представления интерферограммы для множества исходных спектров пропускания. Приведены примеры результатов работы программного обеспечения, которые представлены в виде графика интерферограммы, аналитического выражения в текстовом файле, а также в виде таблицы с рассчитанными коэффициентами. Теоретическая / Практическая значимость: применение аналитического представления вместо графического позволит на количественном уровне представить различия между разными интерферограммами, на первый взгляд схожими визуально. В перспективе это поможет сопоставлять пластины нужного качества с определенными физическими показателями.
Актуальность исследования связана с недостаточной изученностью пространственной динамики и временно́й изменчивости электромагнитного фона радиочастотного диапазона в условиях городской среды. Действующие методики экологической оценки параметров электромагнитных полей, разработанные несколько десятилетий назад, не соответствуют современным реалиям, характеризующимся быстрым развитием технологий и увеличением числа источников излучения. Существующая методика измерений предполагает проведение мониторинга отдельно для каждого источника излучения. Однако в современных городах с высокой плотностью излучающих устройств, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, невозможно выделить параметры электромагнитных полей для одного конкретного устройства. Это создает трудности в определении источника излучения максимальных значений, что, в свою очередь, осложняет разработку активных мер защиты. В текущих условиях необходим поиск новых методик прогнозирования электромагнитной обстановки с учетом большого количества радиотехнических устройств, используемых технологий излучения и сложной архитектуры высокоурбанизированных территорий. Целью работы является исследование влияния наложения секторов базовых станций на формирование областей повышенных значений плотности потока энергии. Используемые методы: проведение инструментального мониторинга плотности потока энергии, сравнение эмпирических данных с предельно допустимыми уровнями электромагнитных полей, интерполяция полученных значений, их геометрическая и картографическая обработка с помощью ГИС-технологий. Новизна: моделирование наложения секторов связи различных стандартов от базовых станций для прогноза зон повышенных значений плотности потока энергии и определения источников максимальных значений в урбанизированной среде.
Результат: на исследуемой территории электромагнитный фон повышен, превышения предельно допустимого уровня электромагнитных полей радиочастотного диапазона обнаружены в 31,6 % точек, в том числе превышения предельно допустимого уровня в 3-5 раз отмечены в 4,4 % случаев. Максимальное зафиксированное значение составило 52,29 мкВт/см2. В зонах наложения пяти и более секторов базовых станций сотовой связи, использующих центральную частоту 900 МГц, формируются области максимальных значений плотности потока энергии электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Кроме этого, данные области формируются при наложении трех и более секторов, если хотя бы один использует стандарт LTE. Практическая значимость: применение полученных результатов для актуализации существующих методов экологического мониторинга плотности потока энергии и мероприятий по защите от электромагнитных полей радиочастотного диапазона, а также создание картографических материалов электромагнитного фона в процессе исследования.
Постановка задачи. Учет требований рынка к качеству подготовки специалистов становится сегодня необходимым условием обеспечения качественного образования. Развитие научно-исследовательской деятельности студентов решает несколько задач: обеспечить личностное развитие, формировать востребованные профессиональные качества выпускника вуза, повысить рейтинг общеобразовательных заведений среди работодателей. Целью работы является проявление роли научно-исследовательской деятельности студентов, обучающихся по направлению 42.03.01 «Реклама и связь с общественностью», в сторону роста профессионально востребованных качеств. Используемые методы: для получения социологической информации был применен метод структурированного наблюдения за получением участниками студенческой научно-практической конференции в рамках XXV Международного Балтийского коммуникационного форума «Глобальные и международные коммуникации: настоящее и будущее». Методы анализа и синтеза, соответственно, использовались при эмпирической основной понятии тем для обоснования элементов наблюдения и обобщения результатов и формулирования выводов. Элементы новизны: в качестве инструмента исследования был применен метод структурного наблюдения.
Результат: выявлен уровень сформированности базовых навыков в подготовке докладов и выступлений студентов. Установлен уровень владения навыками аналитической работы на курсе обучения студентов. Теоретическая/практическая инновационность работы: в научном плане проведенное исследование показывает возможности использования метода наблюдения для выявления исследовательских навыков студентов. Полученные результаты могут послужить хорошей работой по формированию профессионально востребованных навыков у выпускников вузов.
Постановка проблемы. Нескомпенсированная хроматическая дисперсия приводит к искажению передаваемых сигналов и ограничивает дальность и пропускную способность волоконно-оптических систем связи. Цель работы: определить критерии для выбора оптимального метода компенсации хроматической дисперсии при практическом проектировании волоконно-оптических систем связи с энергетическим приемом. Используемые методы: исследования проводились методом имитационного моделирования в программе OptiSystem; рассмотрено использование специальных волокон и применение чирпированных волоконных брегговских решеток для компенсации хроматической дисперсии. Результаты: на базе предложенного метода проведен анализ преимуществ и недостатков использования специальных волокон и применения чирпированных волоконных брегговских решеток. Рассмотрены такие параметры, как эффективность компенсации, вносимые оптические потери, стоимость и технологические особенности реализации.
Постановка проблемы. При разработке приемных адаптивных фазированных антенных решеток использование пространственной избирательности, т. е. априорных данных о пространственных координатах источника сигнала в алгоритме адаптации является более выигрышным по сравнению с использованием информации о форме сигнала в условиях нестатичного канала связи. Одной из главных проблем, влияющих на надежный прием сигнала, является несоответствие предполагаемого угла прихода сигнала реальному. Данная проблема становится еще более острой в условиях, когда направление прихода полезного сигнала меняется во времени. В данной статье рассмотрен метод уменьшения чувствительности приемной адаптивной фазированной антенной решетки к рассогласованию предполагаемого и реального направления источника сигнала.
Результаты: рассмотрена модификация пространственно-избирательного алгоритма MVDR (аббр. от англ. Minimum Variance Distortionless Response - минимальная дисперсия без искажений), обеспечивающего адаптацию диаграммы направленности приемной адаптивной фазированной антенной решетки с целью повышения отношения сигнал / шум. Использование расширенного фильтра Калмана для поиска оптимальной оценки вектора весовых коэффициентов, являющейся компромиссным вариантом между векторами весовых коэффициентов, образующими главный лепесток диаграммы направленности в предполагаемом и реальном направлениях источника сигнала, позволило повысить отношение сигнал / шум на выходе малоэлементной антенной решетки не менее чем на 20 дБ по сравнению с входным сигналом в условиях отклонения предполагаемого угла прихода от реального в диапазоне ± 10 ° в азимутальной плоскости и при уровне шума 10 дБ по сравнению с сигналом. Практическая значимость: использование данной модификации алгоритма MVDR целесообразно при разработке пространственно-избирательных малоэлементных приемных антенных решеток при условии высокой погрешности определения угла прихода полезного сигнала и наличия большой вычислительной мощности адаптивного устройства.
Разработка сложных прикладных инфокоммуникационных систем требует эффективного использования таких ресурсов, как вычислительная мощность, пропускная способность, функциональность. Постановка задачи: адаптировать доменную модель инфокоммуникаций для адекватного представления информационных процессов в инфокоммуникационных системах. Конкретная цель работы: предложить формализованный способ количественного описания информационных процессов. Метод решения основан на использовании графовой модели информационных потоков в системе. Элементы новизны заключаются в использовании доменной модели, позволяющей формулировать количественные оценки процессов для постановки и последующего решения задач оптимизации инфокоммуникационных систем. В результате разработан и апробирован алгоритм и программная реализация, а также использована нейронная сеть для формирования в составе инфокоммуникационной системы информационных потоков с заданными свойствами.
Описываются особенности и перспективы развития специализированной конференции магистрантов и их руководителей, проходящей ежегодно в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича. Основное внимание сосредоточено на анонсированном переходе российских вузов с сентября 2026 г. на новую систему образования, в частности, применительно к УГСН 25.00.00 «Электроника, фотоника, приборостроение и связь». Рассмотрено взаимное влияние созданной в институте магистратуры системы мотивации профессорско-преподавательского состава университета, задействованного в подготовке магистров, и специализированной конференции. Представлены основные итоги работы конференции магистрантов и их руководителей за 2020 -2024 гг. и анонсированы работы участников конференции в текущем выпуске научного журнала.
Издательство
- Издательство
- СПБГУТ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- Россия, 193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков д.22, к.1
- Юр. адрес
- 191186, г Санкт-Петербург, Центральный р-н, наб Реки Мойки, д 61 литера а
- ФИО
- Киричек Руслан Валентинович (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@sut.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 3051200
- Сайт
- https://www.sut.ru/