无波前探测的相干光通信系统实验研究
发布时间：2021-10-09 09:44
相干光通信以其检测灵敏度高、调制方式丰富和通信容量大等优势逐渐引起人们的关注。由于大气湍流的随机性使得信号光经大气湍流后波前发生畸变,降低了相干光通信系统混频效率。自适应光学技术可以有效补偿信号光波前像差,保持通信链路稳定。因此,研究自适应光学具有重要的理论意义和实用价值。本文研究了无波前探测自适应光学技术对相干光通信系统畸变信号光的校正,主要工作如下:1、根据无波前探测自适应光学系统组成结构及工作原理,推导了波前峰谷值、波前均方根值、远场光斑斯特列尔比（Strehl Ratio,SR）和相干光通信系统混频效率等目标函数的解析表达式。根据激光大气传输理论和菲涅尔衍射原理,结合Hill谱模型,研究了激光束经大气湍流传输后光斑变化情况。2、以远场光斑SR作为系统目标函数,分析了在不同湍流强度下基于随机并行梯度下降算法（Stochastic Parallel Gradient Descent Algorithm,SPGD）的无波前探测自适应光学技术对波前畸变的校正能力,讨论了该算法不同参数取值对系统性能的影响。3、研制了无波前探测自适应光学实验系统,以电荷耦合器件（Charge Couple...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于AO技术的相干光通信系统示意图
本章主要介绍相干光通信基本原理、无波前探测自适适应光学各个组成部分进行讨论并阐述系统中常用的几种和模式优化算法进行介绍，通过分析比较解释了为何选用2.1相干光通信基本原理如图 2-1 所示，为相干光通信系统原理图。在图 2-1的光信号做光源，发射端利用 ASK、FSK 和 PSK 等多种上通过发射天线发出，被发射出的信号光经大气信道传输接收到的信号光通过单模光纤耦合进光纤中，然后与本振平衡探测器对混频后的中频信号进行探测并通过解调器解根据接收端本振光与信号光两者角频率的相对大小，检测方式【52】。当本振光与信号光角频率不相等时，检测测。在外差检测中平衡探测器输出的是中频信号，解调器基带信号；而在零差检测中，解调器直接得到基带信号。的前提是必须保持本振光和信号光之间的相位差不变，且本振光源输入电信号
假设大气湍流引起的信号光相位起伏量为 ( , )S r 。由于 ( , )S r 受大气，因此无法保证信号光与本振光之间的相位锁定，对接收端信号解调带来一定坏相干光通信系统性能。因此，必须使用自适应光学技术对接收端的信号光波正，提高接收端单模光纤耦合效率和中频信号大小。波前探测自适应光学原理适应光学是一种实时测量并补偿动态光学波前像差的技术，在光通信领域中占按波前像差的校正原理自适应光学可分为有波前探测自适应光学和无波前探测大类，有波前探测自适应光学通常被称为常规自适应光学。由第 1.1 节可知，学主要是通过波前探测器对信号光畸变信息进行实时探测，一般波前探测器子，探测的波前信息精度越高。但在实际系统中，常规自适应光学结构复杂成本测器的子孔径会分流系统部分光强，导致系统存在光强零点时失效问题。无波光学不需借助波前探测器测量信号光畸变信息，虽然对波前畸变的校正精度没光学高，但考虑到系统成本低、搭建方便，所以本系统采用无波前探测自适应变进行校正。图 2-2 为无波前探测自适应光学的原理框图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相干探测系统中的混频效率[J]. 谭振坤,柯熙政. 激光与光电子学进展. 2017(10)
[2]光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响[J]. 韩冬,刘云清,赵馨,初伟. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]空间相干光通信中本振光功率对信噪比的影响[J]. 孔英秀,柯熙政,杨媛. 红外与激光工程. 2016(02)
[4]大气湍流下带有跟踪误差的空间相干光通信性能分析[J]. 南航,张鹏,佟首峰,陈纯毅. 光子学报. 2015(08)
[5]大气湍流对空间相干光通信的影响研究[J]. 孔英秀,柯熙政,杨媛. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[6]变增益随机并行梯度下降算法及其在相干合成中的应用[J]. 黄智蒙,唐选,刘仓理,李剑峰,张大勇,王小军,韩梅. 中国激光. 2015(04)
[7]基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统实验研究[J]. 喻际,董冰. 光学学报. 2015(03)
[8]自适应光学校正下空间光通信的光纤耦合效率及斯特列尔比[J]. 韩立强,王志斌. 红外与激光工程. 2013(01)
[9]自适应光学波前校正器技术发展现状[J]. 林旭东,薛陈,刘欣悦,王建立,卫沛锋. 中国光学. 2012(04)
[10]基于自适应光学的大气光通信波前校正实验[J]. 夏利军,李晓峰. 信息与电子工程. 2010(03)
博士论文
[1]自适应光学技术在大气光通信中的应用研究[D]. 武云云.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
硕士论文
[1]应用于FSO系统的无波前传感器自适应光学研究[D]. 别锐.华中科技大学 2011
[2]大气湍流中的激光传输数值模拟及其影响分析[D]. 徐光勇.电子科技大学 2008
本文编号：3426117
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于AO技术的相干光通信系统示意图
本章主要介绍相干光通信基本原理、无波前探测自适适应光学各个组成部分进行讨论并阐述系统中常用的几种和模式优化算法进行介绍，通过分析比较解释了为何选用2.1相干光通信基本原理如图 2-1 所示，为相干光通信系统原理图。在图 2-1的光信号做光源，发射端利用 ASK、FSK 和 PSK 等多种上通过发射天线发出，被发射出的信号光经大气信道传输接收到的信号光通过单模光纤耦合进光纤中，然后与本振平衡探测器对混频后的中频信号进行探测并通过解调器解根据接收端本振光与信号光两者角频率的相对大小，检测方式【52】。当本振光与信号光角频率不相等时，检测测。在外差检测中平衡探测器输出的是中频信号，解调器基带信号；而在零差检测中，解调器直接得到基带信号。的前提是必须保持本振光和信号光之间的相位差不变，且本振光源输入电信号
假设大气湍流引起的信号光相位起伏量为 ( , )S r 。由于 ( , )S r 受大气，因此无法保证信号光与本振光之间的相位锁定，对接收端信号解调带来一定坏相干光通信系统性能。因此，必须使用自适应光学技术对接收端的信号光波正，提高接收端单模光纤耦合效率和中频信号大小。波前探测自适应光学原理适应光学是一种实时测量并补偿动态光学波前像差的技术，在光通信领域中占按波前像差的校正原理自适应光学可分为有波前探测自适应光学和无波前探测大类，有波前探测自适应光学通常被称为常规自适应光学。由第 1.1 节可知，学主要是通过波前探测器对信号光畸变信息进行实时探测，一般波前探测器子，探测的波前信息精度越高。但在实际系统中，常规自适应光学结构复杂成本测器的子孔径会分流系统部分光强，导致系统存在光强零点时失效问题。无波光学不需借助波前探测器测量信号光畸变信息，虽然对波前畸变的校正精度没光学高，但考虑到系统成本低、搭建方便，所以本系统采用无波前探测自适应变进行校正。图 2-2 为无波前探测自适应光学的原理框图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相干探测系统中的混频效率[J]. 谭振坤,柯熙政. 激光与光电子学进展. 2017(10)
[2]光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响[J]. 韩冬,刘云清,赵馨,初伟. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]空间相干光通信中本振光功率对信噪比的影响[J]. 孔英秀,柯熙政,杨媛. 红外与激光工程. 2016(02)
[4]大气湍流下带有跟踪误差的空间相干光通信性能分析[J]. 南航,张鹏,佟首峰,陈纯毅. 光子学报. 2015(08)
[5]大气湍流对空间相干光通信的影响研究[J]. 孔英秀,柯熙政,杨媛. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[6]变增益随机并行梯度下降算法及其在相干合成中的应用[J]. 黄智蒙,唐选,刘仓理,李剑峰,张大勇,王小军,韩梅. 中国激光. 2015(04)
[7]基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统实验研究[J]. 喻际,董冰. 光学学报. 2015(03)
[8]自适应光学校正下空间光通信的光纤耦合效率及斯特列尔比[J]. 韩立强,王志斌. 红外与激光工程. 2013(01)
[9]自适应光学波前校正器技术发展现状[J]. 林旭东,薛陈,刘欣悦,王建立,卫沛锋. 中国光学. 2012(04)
[10]基于自适应光学的大气光通信波前校正实验[J]. 夏利军,李晓峰. 信息与电子工程. 2010(03)
博士论文
[1]自适应光学技术在大气光通信中的应用研究[D]. 武云云.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
硕士论文
[1]应用于FSO系统的无波前传感器自适应光学研究[D]. 别锐.华中科技大学 2011
[2]大气湍流中的激光传输数值模拟及其影响分析[D]. 徐光勇.电子科技大学 2008
本文编号：3426117
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