OAM光束在斜程大气中的传输特性以及模式识别

发布时间：2020-06-03 11:17

【摘要】：随着近年来国防需求的不断增加,无人机与地面站之间光通信容量的增加变得越来越紧迫。含有OAM(Orbital Angular Momentum)的OAM光束,其在同轴传播时的正交性使得在原有大气窗口的基础上提供了新的复用维度以及编码方式,可以倍级提升空地短距离空间激光通信速率。基于此背景,本文对OAM光束在自由空间以及大气中的传输特性进行了研究,并利用Goog Le Net算法对经过湍流链路后的含有混合OAM态的光束进行了模式识别,具体研究内容如下:提出将标量衍射理论和离散傅里叶变换理论用于模拟含有单一OAM态和混合OAM态的光束在自由空间以及大气湍流中的传输,为分析不同大气湍流强度以及不同天顶角大小条件下OAM光束的传输奠定了仿真基础。提出了利用Zernike多项式模拟大气湍流相位屏,研究了不同强度大气湍流以及不同天顶角大小对含有单一OAM态的和混合OAM态的光束在大气湍流中传输的影响。并对不同大气湍流以及天顶角条件下传输的光束进行了定量的OAM谱分析。进一步完善了OAM光束在大气中的传输特性。提出了基于Goog Le Net的OAM光束模式识别,利用Goog Le Net对经湍流后的含有混合OAM态光束的光强图样进行了模式识别。该方法基于非相干探测,避免了相干探测时湍流对于光束的不利影响,可用于对含有混合OAM模式的光束进行解复用。
【图文】：

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图 1-1 光子物理维度与利用方案示意图[ 3 ]与地面站之间的近距离空间激光通信，了解大气湍影响十分重要，，本课题研究的目的及意义在于：将标量衍射理论和离散傅里叶变换理论用于模拟 OAM 态的光束在自由空间以及大气湍流中的传输

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图 1-2 (a)物体围绕轴线进行轨道运动的示意图 (b)波矢围绕光轴旋转的示意图国内外 OAM 通信的研究进展在通信中利用含有不同 OAM 态的光束在同轴传播时的正交性主要式。第一种方式将 N 个不同的 OAM 编码成 N 个不同的数据信号，
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】