水下湍流随机相位屏模型的研究

发布时间：2021-04-26 03:55

　　随着水下高速信息传输需求的增加,水下光通信成为研究热点。轨道角动量作为光的新型的自由度,可以极大地增加信道容量而被引入水下光通信。然而水下湍流会影响光在水下传输的质量,降低水下光通信的可靠性。因此,建立有效的水下湍流模型是研究水下光通信系统的前提。论文分别通过功率谱反演法和Zernike多项式法建立了水下湍流模型,并以数值仿真分析了涡旋光束在水下湍流中的传输特性。主要工作如下:（1）建立了基于功率谱反演法的水下湍流随机相位屏模型,并通过次谐波补偿方法改善了功率谱反演法生成随机相位屏在低频部分的不足。首先利用水下湍流的折射率功率谱对高斯白噪声矩阵进行滤波,再通过傅里叶变换生成符合水下湍流统计特性的相位屏。接着通过次谐波补偿方法对低频部分进行改善。结果表明,在低频次谐波补偿时,随着补偿阶数和补偿级数的增加,补偿效果越好,当补偿级数为7,补偿阶数为9时,相位屏的相位结构函数与理论曲线最接近。最后利用该模型数值仿真了拉盖尔-高斯光束在水下传输,结果表明,随着补偿阶数的增加,探测概率随传输距离变化的曲线与理论曲线越来越接近。（2）基于Zernike多项式的水下湍流随机相位屏模型,并通过高频补偿方... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题研究现状
    1.3 论文主要内容
第二章 水下湍流的基础理论
    2.1 水下湍流的基础理论
    2.2 轨道角动量基础理论
    2.3 数值仿真的基础理论
    2.4 本章小结
第三章 基于功率谱反演法的水下湍流模型
    3.1 水下湍流随机相位屏模型的建立
        3.1.1 基于功率谱反演法的水下湍流随机相位屏模型
        3.1.2 相位结构函数的验证
    3.2 模型的改进
        3.2.1 模型的缺陷
        3.2.2 次谐波补偿的方法
        3.2.3 模型的改进效果
    3.3 水下轨道角动量传输的数值仿真
    3.4 本章小结
第四章 基于Zernike多项式法的水下湍流模型
    4.1 水下湍流随机相位屏模型的建立
        4.1.1 Zernike多项式
        4.1.2 基于Zernike多项式的水下湍流随机相位屏
        4.1.3 相位结构函数的验证
    4.2 模型的改进
        4.2.1 模型的缺陷
        4.2.2 高频谐波补偿的方法
    4.3 水下轨道角动量传输的数值仿真
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 下一步工作
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3160683