光子晶体卡塞格伦天线偏焦分析与优化设计

发布时间：2017-05-08 18:10

  本文关键词：光子晶体卡塞格伦天线偏焦分析与优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前主要的卫星通信方式是微波通信,无论是卫星还是地面基站通信,都是以微波为主。但是微波波段波长较长,因此天线的尺寸比较大,设备的体积和质量大,功耗也相应地比较高。随着目前对通信的要求越来越高,比如数据容量要求大大增加,但是微波波段则难以满足以后的要求。为了解决微波通信容量不足,各个国家都把星间通信波段转向光波波段。因此空间光通信开始成为研究的热点,在未来的空间通信领域将会取得巨大通信数据容量,对推动信息化社会进步会产生巨大作用。光学天线是空间光通信系统中的关键器件,如果天线受到外界影响产生偏焦,这将对空间光通信系统产生重要影响,甚至导致空间光通信无法正常运行。由于外太空的各种扰动很多,极容易导致光学天线系统的偏焦,因此有必要对偏焦后光学天线的通信状况进行相关的研究。由于目前空间光通信所使用的光学天线传输效率普遍偏低,因此需要对光学天线进行优化设计,设计出更好的光学天线,对提高空间光通信的质量具有重要意义。本论文的主要研究了光子晶体卡塞格伦天线各种偏焦特性,对各种形式的卡塞格伦天线偏焦进行了详细地讨论,以及优化和设计了天线结构主要内容如下:(1)介绍了空间光通信半导体激光准直技术,对半导体激光器的结构和发光机制进行了阐述,然后对半导体激光的传播规律进行阐述,进一步给出高斯光束的准直方法。(2)针对光子晶体具有禁带特性,设计出空间光通信信道窗口频率要求的光子晶体,将其镀在卡塞格伦天线的表面,增强天线的反射功能,从而防止高能激光使天线变形,有助于维持系统结构的稳定性。(3)研究了光子晶体卡塞格伦光学天线的偏焦特性,分别对主镜的纵向偏焦、主镜的横向偏焦、次镜的纵向和次镜的横向偏焦进行详细的研究分析,对偏焦后输出激光束的光腰变化,发散角变化给出了相应的描述,同时研究了偏焦对天线的发射效率和传输效率的影响。(4)针对光子晶体卡塞格伦光学天线对激光束的压缩倍率较低,对光子晶体卡塞格伦光学天线结构参数进行优化,得出最佳的结构参数,从而大大降低了发射光束的发散角,提高了空间光通信的距离。
【关键词】：半导体激光 光子晶体 卡塞格伦天线 偏焦 发散角 优化设计
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN823.28
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 选题依据和研究意义10-11
• 1.3 空间光通信简介11-15
• 1.3.1 无线光通信系统12-13
• 1.3.2 无线光通信系统的特点和优势13
• 1.3.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 光子晶体光学天线的发展现状15
• 1.5 本文结构和安排15-17
• 第二章 半导体激光准直技术17-29
• 2.1 半导体激光的传播特性17-21
• 2.2 半导体激光束的发散特性21-22
• 2.3 半导体激光束的准直22-28
• 2.3.1 透镜对高斯光束的变换作用22-25
• 2.3.2 望远镜系统对激光束的准直25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 光子晶体卡塞格伦天线29-35
• 3.1 光子晶体29
• 3.2 一维光子晶体薄膜29-31
• 3.3 光子晶体卡塞格伦天线31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 光子晶体卡塞格伦天线偏焦分析35-55
• 4.1 光子晶体卡塞格伦天线主镜偏焦35-48
• 4.1.1 光子晶体卡塞格伦天线主镜纵向偏焦35-41
• 4.1.2 光子晶体卡塞格伦天线主镜横向偏焦41-48
• 4.2 光子晶体卡塞格伦天线次镜偏焦48-54
• 4.2.1 光子晶体卡塞格伦天线次镜纵向偏焦48-49
• 4.2.2 光子晶体卡塞格伦天线次镜横向偏焦49-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 光子晶体卡塞格伦天线系统优化设计55-63
• 5.1 光子晶体卡塞格伦天线结构参数优化55
• 5.2 新型光子晶体卡塞格伦天线结构55-57
• 5.3 新型光子晶体卡塞格伦天线传输效率57-59
• 5.4 新型光子晶体双球面光学天线59-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 主要工作及结论63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-71
• 攻硕期间取得的研究成果71-72

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尹波;蒋泽;罗小兵;;光纤通道中高性能光收发模块的研制[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2007年06期

2 孙丽丽;张华栋;李茜;;无线光通信技术在电力系统中的应用[J];电力系统通信;2009年01期

3 杨永峰;;光纤故障定位检测仪的设计及应用[J];电力系统通信;2009年04期

4 孔繁昕;王圣达;;EPON和GPON在中低压通信接入网中的应用对比分析[J];电力系统通信;2012年02期

5 代丰羽;;无线激光通信的发展前景探讨[J];电脑与信息技术;2010年06期

6 李晨曦;刘峰;董玉琴;;多业务光传输平台在电力系统中的应用[J];电网技术;2008年S1期

7 孔令斌;杨勇;高明甫;;基于直接调制的激光无线通信演示实验[J];电子技术;2010年03期

8 舒芳;敖发良;廖新鼎;;混合FSO/RF系统自动切换条件的研究[J];桂林电子科技大学学报;2008年01期

9 付子义;贾胜;李雨田;;基于GEPON的矿井通信系统研究[J];光通信技术;2008年05期

10 吴晗玲;李新阳;严海星;杨慧珍;;大气光通信信道特性及相位补偿技术研究[J];光通信技术;2008年07期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 闻传花;李玉权;;星地激光通信中的自适应光学研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

2 徐晓;尹树华;周锁根;;机动无源光接入系统的地址码容量分析[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

3 于俊婷;王晶;何宏业;张杰;;基于石油工业中温度交叉敏感问题的思考[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

4 孙晓霞;朱勇;;星地激光通信的关键技术[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

5 张杰;罗太鹏;陈利明;;光网络保护/恢复机制性能的属性综合评定[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

6 刘杨;李晓峰;;基于GPS的激光通信初始定位方法及实验[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集（下册）[C];2010年

7 王岩;李洪祚;唐雁峰;任鑫;;深空激光通信光纤激光器PPM调制技术研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集（中册）[C];2012年

8 解东宏;廖晓敏;刘向阳;崔玉萍;;大气激光通信系统在应急救援中的应用[A];2013第一届中国指挥控制大会论文集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 黄庆捷;Tm~（3+）/Yb~（3+）共掺材料制备与激光性能研究[D];山东大学;2011年

2 程俊强;高速光纤通信系统中垂直腔面发射激光器的特性研究[D];北京邮电大学;2007年

3 刘建国;微结构光纤非线性特性及功能器件的研究[D];南开大学;2007年

4 肖后飞;紫外光通信系统传输模型研究[D];北京邮电大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张鑫;基于OTDM的10Gbps激光发射技术研究[D];长春理工大学;2010年

2 孙亚尼;DWDM系统中SRS效应统计特性的研究[D];西安邮电学院;2010年

3 李宗杰;EPON中数据安全性的研究[D];河南理工大学;2010年

4 吕锁柱;EPON上行带宽动态分配算法的研究[D];河南理工大学;2010年

5 王震宇;基于VCSEL的ROF链路收发模块研究[D];浙江大学;2011年

6 付纳科;阵列光收发模块温度控制系统的研究[D];电子科技大学;2011年

7 李曦;基于QD的精确定位技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

8 耿玉明;OC-48多业务光传输系统的研究[D];北方工业大学;2011年

9 李莎;使用差分相位编码抑制大气光信道扰动研究[D];海南大学;2011年

10 张先武;大气激光通信脉冲位置编码技术研究[D];南京理工大学;2011年

  本文关键词：光子晶体卡塞格伦天线偏焦分析与优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：351618