携带轨道角动量的光束在自由空间中传输特性的研究

发布时间：2021-01-31 15:11

　　与传统的自由空间光（Free Space Optical,FSO）通信相比,基于轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）的自由空间光通信可以实现高安全性、高频谱效率、大容量的传输,很大程度上解决了目前频谱资源有限的情况下提升信道容量和频谱效率的问题。然而在实际传输过程中,大气湍流的存在明显地降低了基于OAM的自由空间光通信系统的性能,比如导致OAM模式间的串扰、系统容量下降、误码等问题。因此,研究大气湍流对携带轨道角动量的光束在自由空间中传输特性的影响,对于提升自由空间光通信系统性能具有重要的参考价值和现实意义。本论文以减轻大气湍流的影响为目标,采用数值模拟方法主要研究了携带OAM的部分相干贝塞尔高斯（Bessel–Gaussian,BG）光束在各向异性非柯尔莫哥洛夫（non-Kolmogorov）大气湍流中的传输特性。因为与目前常用的携带OAM的拉盖尔高斯光束相比,部分相干贝塞尔高斯（Bessel–Gaussian,BG）光束具有非衍射性和自愈特性而且还具有更多可调节的光源参数,可以减轻大气湍流的影响,因此本论文选择部分相干BG光束作为传输光源。另外,采... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外现状及存在问题
        1.2.1 携带OAM的光束在自由空间中传输的研究现状
        1.2.2 存在问题分析
    1.3 论文工作目标与思路
    1.4 各章节内容安排
第2章 携带轨道角动量的光束在自由空间中的传输理论
    2.1 大气折射率起伏的功率谱模型
        2.1.1 柯尔莫哥洛夫功率谱
        2.1.2 塔塔尔斯基功率谱
        2.1.3 冯卡曼功率谱
        2.1.4 修正的功率谱
        2.1.5 非柯尔莫哥洛夫功率谱
    2.2 部分相干贝塞尔高斯光在各向异性大气湍流中的传输模型
        2.2.1 各向异性非柯尔莫哥洛夫大气湍流谱
        2.2.2 各向异性大气湍流中部分相干BG光束OAM的螺旋谱
    2.3 基于OAM的FSO系统的信道容量
    2.4 本章小结
第3章 部分相干贝塞尔高斯光束在各向异性大气湍流中的传输特性
    3.1 部分相干BG光OAM模式的螺旋谱分析
        3.1.1 OAM模式数对螺旋谱的影响
        3.1.2 大气湍流的各向异性对螺旋谱的影响
        3.1.3 光源空间相干性对螺旋谱的影响
    3.2 部分相干BG光OAM模式检测概率的分析
        3.2.1 光源参数对OAM模式检测概率的影响
        3.2.2 大气湍流参数对OAM模式检测概率的影响
    3.3 基于部分相干BG光OAM通信的信道容量分析
        3.3.1 光源参数对信道容量的影响
        3.3.2 大气湍流参数对信道容量的影响
        3.3.3 部分相干BG光与LG光的信道容量对比
    3.4 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Average Capacity of OAM-Multiplexed FSO System with Vortex Beam Propagating Through Non-Kolmogorov Turbulence[J]. Hua Tang,Wei Xu,Guohua Wu.  中国通信. 2016(10)
[2]Bessel–Gauss photon beams with fractional order vortex propagation in weak non-Kolmogorov turbulence[J]. Jie Gao,Yu Zhu,Donglin Wang,Yixin Zhang,Zhengda Hu,Mingjian Cheng.  Photonics Research. 2016(02)
[3]轨道角动量态复用通信研究[J]. 赵生妹,蒋欣成,巩龙延,程维文,郑宝玉.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]大气斜程传输中高阶贝塞尔高斯光束轨道角动量的研究[J]. 柯熙政,郭新龙.  红外与激光工程. 2015(12)
[5]大气湍流对轨道角动量态复用系统通信性能的影响[J]. 邹丽,赵生妹,王乐.  光子学报. 2014(09)
[6]在大气湍流斜程传输中拉盖高斯光束的轨道角动量的研究[J]. 柯熙政,谌娟,杨一明.  物理学报. 2014(15)
[7]部分相干贝塞尔高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流中的传输特性[J]. 江月松,张新岗,王帅会,欧军,唐华.  光子学报. 2014(01)
[8]具轨道角动量光束用于光通信编码及解码研究[J]. 吕宏,柯熙政.  光学学报. 2009(02)



本文编号：3011113