中强湍流条件下的大气湍流补偿若干关键技术研究
发布时间：2021-05-20 17:35
自由空间光通信（Free Space Optics,FSO）是一种以光为载波,大气为传输信道的无线通信方式。由于其拥有带宽较大、保密性强、无需申请频带许可等优点,已成为当下光通信领域的研究热点。空间光通信技术在卫星通信,地面通信,以及国防通信等方面有着广泛的应用。然而由于大气中存在大气湍流,由此会导致大气信道的折射率分布不均匀,进而对传输的光信号造成损伤,引起误码率升高,信噪比降低等负面影响。本文主要研究动态湍流模拟技术和用于大气湍流补偿的自适应光学技术,工作内容如下:1、针对目前空间光通信系统中存在的困难和挑战,对应用于空间光通信的信道补偿技术和湍流抑制技术进行调研,包括:分集接收技术、孔径平均技术、自适应光学技术等。同时介绍国内外相关领域的研究现状。2、研究大气光传输的基本理论以及湍流信道建模理论。借助几何光学、波动光学和傅里叶光学的理论,研究光在自由空间中的传输特性。研究基于Kolmogorov理论的湍流模型,介绍大气湍流相位屏模型,并基于上述理论生成湍流相位屏。研究大气湍流下的光强分布,调研光强分布的log-normal模型和gamma-gamma模型。3、利用空间光调制器进行...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 空间光通信技术与大气湍流
1.2 FSO系统国内外研究现状
1.3 大气湍流补偿技术国内外研究现状
1.3.1 孔径平均技术
1.3.2 分集技术
1.3.3 阵列接收技术
1.3.4 自适应光学技术
1.4 论文的主要工作及章节安排
第二章 湍流模拟理论
2.1 激光在真空中的传输理论
2.2 大气湍流下的光强分布模型
2.2.1 log-normal模型
2.2.2 gamma-gamma模型
2.3 基于Kolmogorov理论的湍流相位屏生成
2.3.1 Kolmogorov湍流模型
2.3.2 湍流相位屏的生成
2.3.3 空间到光纤耦合仿真
2.4 菲涅尔缩放理论
2.5 本章小结
第三章 基于空间光调制器的动态湍流模拟
3.1 动态湍流模拟理论
3.1.1 Taylor湍流冻结理论
3.1.2 格林伍德频率
3.2 动态湍流的数值仿真
3.3 动态湍流模拟的实验研究
3.3.1 动态湍流相位屏的生成
3.3.2 实验平台搭建
3.3.3 实验结果及分析
3.4 本章小结
第四章 基于自适应光学的FSO系统中空间到光纤耦合实验研究
4.1 自适应光学技术
4.1.1 有波前传感的自适应光学系统
4.1.2 无波前传感的自适应光学系统
4.2 SPGD算法模型
4.3 自适应光学系统的空间到光纤耦合实验研究
4.3.1 自适应光学实验平台
4.3.2 SPGD算法性能研究
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]面向光纤通信多维复用的光场调控与传输技术[J]. 李建平,刘洁,高社成,余思远,李朝晖. 光学学报. 2019(01)
[3]近海面大气相干长度的测算与分析[J]. 龚家荣,刘敏,王红星,杨凡,康家方,李笔锋. 光通信技术. 2018(09)
[4]空间光到单模多芯光纤耦合效率分析及影响因素研究[J]. 范雪冰,王超,佟首峰,南航,关姝,郝世聪,姜会林. 兵工学报. 2017(12)
[5]星地链路中的主动式自适应光学系统室内实验[J]. 张娜娜,张燕革,单欣,马启明,艾勇. 光通信技术. 2017(11)
[6]Exponentiated Weibull大气湍流下航空激光通信性能分析[J]. 赵静,赵尚弘,赵卫虎,刘韵,李轩. 光电子·激光. 2017(09)
[7]Gamma-Gamma大气湍流下零判决门限差分探测自由空间光通信系统误码率性能[J]. 李晓燕,张鹏,佟首峰. 中国激光. 2017(11)
[8]大气湍流综合效应下空间分集接收性能研究[J]. 张慧颖,李洪祚,肖冬亚,宁素焕. 中国激光. 2016(04)
[9]一种基于实时校正大气激光通信光学系统研究[J]. 倪江楠,马磊娟. 电子设计工程. 2015(24)
[10]旋转相位屏模拟大气湍流时空特性的测量[J]. 谭涛,罗奇,谭毅,刘超,李新阳. 激光与光电子学进展. 2015(08)
博士论文
[1]压电变形镜控制方法及应用研究[D]. 刘莹.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]无波前探测的相干光通信系统实验研究[D]. 吴加丽.西安理工大学 2018
[2]空间光通信中的湍流抑制技术研究[D]. 李贝贝.北京邮电大学 2018
[3]自由空间光通信若干关键技术研究[D]. 许通.北京邮电大学 2015
本文编号：3198159
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 空间光通信技术与大气湍流
1.2 FSO系统国内外研究现状
1.3 大气湍流补偿技术国内外研究现状
1.3.1 孔径平均技术
1.3.2 分集技术
1.3.3 阵列接收技术
1.3.4 自适应光学技术
1.4 论文的主要工作及章节安排
第二章 湍流模拟理论
2.1 激光在真空中的传输理论
2.2 大气湍流下的光强分布模型
2.2.1 log-normal模型
2.2.2 gamma-gamma模型
2.3 基于Kolmogorov理论的湍流相位屏生成
2.3.1 Kolmogorov湍流模型
2.3.2 湍流相位屏的生成
2.3.3 空间到光纤耦合仿真
2.4 菲涅尔缩放理论
2.5 本章小结
第三章 基于空间光调制器的动态湍流模拟
3.1 动态湍流模拟理论
3.1.1 Taylor湍流冻结理论
3.1.2 格林伍德频率
3.2 动态湍流的数值仿真
3.3 动态湍流模拟的实验研究
3.3.1 动态湍流相位屏的生成
3.3.2 实验平台搭建
3.3.3 实验结果及分析
3.4 本章小结
第四章 基于自适应光学的FSO系统中空间到光纤耦合实验研究
4.1 自适应光学技术
4.1.1 有波前传感的自适应光学系统
4.1.2 无波前传感的自适应光学系统
4.2 SPGD算法模型
4.3 自适应光学系统的空间到光纤耦合实验研究
4.3.1 自适应光学实验平台
4.3.2 SPGD算法性能研究
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]面向光纤通信多维复用的光场调控与传输技术[J]. 李建平,刘洁,高社成,余思远,李朝晖. 光学学报. 2019(01)
[3]近海面大气相干长度的测算与分析[J]. 龚家荣,刘敏,王红星,杨凡,康家方,李笔锋. 光通信技术. 2018(09)
[4]空间光到单模多芯光纤耦合效率分析及影响因素研究[J]. 范雪冰,王超,佟首峰,南航,关姝,郝世聪,姜会林. 兵工学报. 2017(12)
[5]星地链路中的主动式自适应光学系统室内实验[J]. 张娜娜,张燕革,单欣,马启明,艾勇. 光通信技术. 2017(11)
[6]Exponentiated Weibull大气湍流下航空激光通信性能分析[J]. 赵静,赵尚弘,赵卫虎,刘韵,李轩. 光电子·激光. 2017(09)
[7]Gamma-Gamma大气湍流下零判决门限差分探测自由空间光通信系统误码率性能[J]. 李晓燕,张鹏,佟首峰. 中国激光. 2017(11)
[8]大气湍流综合效应下空间分集接收性能研究[J]. 张慧颖,李洪祚,肖冬亚,宁素焕. 中国激光. 2016(04)
[9]一种基于实时校正大气激光通信光学系统研究[J]. 倪江楠,马磊娟. 电子设计工程. 2015(24)
[10]旋转相位屏模拟大气湍流时空特性的测量[J]. 谭涛,罗奇,谭毅,刘超,李新阳. 激光与光电子学进展. 2015(08)
博士论文
[1]压电变形镜控制方法及应用研究[D]. 刘莹.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]无波前探测的相干光通信系统实验研究[D]. 吴加丽.西安理工大学 2018
[2]空间光通信中的湍流抑制技术研究[D]. 李贝贝.北京邮电大学 2018
[3]自由空间光通信若干关键技术研究[D]. 许通.北京邮电大学 2015
本文编号：3198159
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