近日,國際光通信類刊物《IEEE Photonics Technology Letters》(IEEE PTL,影響因子2.11)28卷第3期以快報形式,發表了西安電子科技大學通信工程學院王平副教授研究小組的學術論文“BER Performance of FSO Limited by Shot and Thermal Noise Over Exponentiated Weibull Fading Channels”,該項研究成果對于無線光通信系統設計和應用具有重要意義。
據了解,該研究針對現有的大氣信道模型不能很好地描述任意接收孔徑下的光強分布問題,基于一種新型的大氣湍流信道模型——指數威布爾湍流(Exponentiated Weibull, EW)信道模型,采用脈沖位置調制方式,對熱噪聲和散粒噪聲兩種不同噪聲類型限制下的無線光通信系統傳輸特性進行了研究,給出了不同來源噪聲限制下系統的誤碼率理論表達式,分析了不同的調制階數、湍流強度以及接收孔徑大小對系統誤碼率的影響。
此外,研究小組還基于EW大氣湍流模型,分別在考慮瞄準誤差和不考慮瞄準誤差的條件下,研究了中繼輔助傳輸技術對湍流導致的光強閃爍的抑制作用,對多跳系統(圖1)和平行多跳FSO系統(圖2)的平均誤碼率、中斷概率和系統容量等相關性能進行了詳細的理論分析和驗證。相關研究成果先后以長文形式發表在《Optics Express》(OE,2014年22卷17期,影響因子3.525)、《IEEE Photonics Journal》(IEEE PJ,2015年7卷1期和2015年7卷4期,影響因子2.209)以及《Nonlinear Dynamics》(NODY,2015年79卷1期,影響因子2.849,中科院1區)等國際刊物上。
圖1、多跳FSO系統
圖2、平行多跳FSO系統
在無線光通信系統中,半導體光探測器作為光接收機的主要組成部分之一,其性能的優劣對于光信號的接收至關重要。因此,為了全面提升光通信系統性能,王平研究小組還致力于新型光探測器材料及器件的研發。2016年1月,國際半導體類刊物《IEEE Transactions on Electron Devices》(IEEE Trans. ED,影響因子2.472)63卷第1期,發表了該小組對于新型異質結寬禁帶材料MgZnO/ZnO研究的最新成果。
這一研究針對MgZnO/ZnO異質結材料研究不成熟、參數缺乏的問題,在半導體材料能帶結構第一性原理計算的基礎上,引入了量子化能級效應,并且考慮到不同散射機制的影響,建立了適于研究ZnMgO/ZnO異質結高、低場輸運的蒙特卡洛(Monte Carlo)模型,對其穩態和瞬態輸運特性進行了研究,獲得了相關重要參數,該成果對于研制新型異質結光電探測器意義重大。
探測器件方面,研究小組和中科院等單位積極協作,從理論和實驗兩個方面對MgZnO基MSM探測器性能進行研究,目前已經初步制備出了性能較為理想的原型器件。相關成果已經先后發表于國際光類刊物《Optics Express》(OE,2013年21卷15期,影響因子3.525)和《Optics Letters》(OL,2014年39卷2期,影響因子3.179)。
王平副教授簡介:
王平,陜西省西安市人,2005年畢業于西安電子科技大學,獲得工學博士學位。2005年至2009年,工作于德國英飛凌科技(西安)研發中心(前西門子半導體事業部),任高級研發工程師,曾負責/參與了多款具有國際領先水平半導體芯片的研發。2006年赴英飛凌科技(慕尼黑/德雷斯頓)研發中心從事先進微芯片技術研發,由于在芯片設計和分析方面的突出表現,獲“杰出貢獻獎”(2007年)。2009年10月起工作于西安電子科技大學通信工程學院、綜合業務網理論與關鍵技術國家重點實驗室(ISN),目前主要從事無線光通信以及光電子、微電子系統集成方面的研究工作。
作為負責人,王平先后承擔了國家自然科學基金面上項目、中國博士后科學基金特別資助項目、陜西省自然科學基礎研究計劃、重點實驗室人才基金等多項科研項目。從2013年至今,先后在美國光學會(OSA)《Optics Letters》、《Optics Express》、德國施普林格(Springer-Verlag)《Nonlinear Dynamics》,以及美國電氣和電子工程協會(IEEE)《IEEE Transactions on Electron Devices》、《IEEE Photonics Journal》、《IEEE Photonics Technology Letters》等國際著名學術刊物上,以第一作者/通信作者身份發表論文20余篇(中科院2區及以上論文8篇),申請光通信用集成電路方向國家發明專利2項,授權1項。此外,他還應邀長期擔任《Optics Express》,《IEEE Journal of Lightwave Technology》,《IEEE Photonics Technology Letters》,《Optics Communications》,《Materials Science in Semiconductor Processing》,《Chinese Optics Letters》等國際、國內重要期刊的審稿人。
王平目前是通信工程學院光通信專業的碩士生導師,在其2015年所指導的9名研究生(不含研一學生)中有5人榮獲研究生國家獎學金、優秀研究生稱號,2人榮獲中電―西電聯合獎學金,1人榮獲中國航天科技集團公司“CASC”獎學金,3人榮獲校級優秀碩士學位論文獎。