基于声光偏转器的卫星光通信收发系统特性研究

发布时间：2017-08-09 23:27

  本文关键词：基于声光偏转器的卫星光通信收发系统特性研究

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【摘要】：以激光为信息载波的卫星光通信技术因其极高的数据率和安全性已成为当前的热门研究领域。跟瞄系统是建立光通信链路和保证通信质量的关键。通常跟瞄系统采用粗精瞄复合式执行机构,但这种结构的尺寸、重量、功耗皆难以降低,光学系统粗精瞄同轴装调、软件粗精瞄协同控制算法都较复杂。高精度、高带宽、较大偏转范围的声光偏转器(AOD)为卫星光通信跟瞄系统提供了新的解决途径。但声光偏转器是色散器件,不同波长的光束对向通过声光偏转器后其光路不重合,这将造成收发光束同轴度误差。此外,入射至声光偏转器的光束入射角的变化会引起超声工作频带内衍射效率曲线的变化,从而收发光强起伏会对通信质量产生影响。所以研究声光偏转器色散特性及光束入射角对卫星光通信系统收发特性的影响有着重要意义。本文具体工作如下:研究了声光偏转器色散特性对卫星光通信系统收发光束同轴度的影响。实验验证了波长相同的光束对向通过声光偏转器时其光路是可逆的。通过求解Dixon方程组获得了偏转角与波长的关系,得到了系统收发光束同轴度误差随超声工作频率的变化规律。研究了声光偏转器光束入射角对卫星光通信系统收发光强的影响。建立了高斯光束和非平面超声波条件下反常声光互作用耦合波方程,在空频域下利用传递函数方法获得了声光偏转器衍射光强随超声工作频率的变化规律,分析了光束入射角对这种光强起伏规律的影响。实验研究验证了理论分析的正确性。提出了使用声光偏转器的发射光路采用声光宽带匹配模式,而接收光路采用非宽带匹配模式来满足光通信发射端大偏转角,接收端大视场角的需求。针对声光偏转器色散特性引起的收发光束同轴度误差,提出了AOD并联式跟瞄系统设计。针对声光偏转器衍射光强在超声工作频带内的起伏,建立了一种随超声频率同步调整超声功率来稳定衍射光强的方法。分析了超声频率高速切换时造成的衍射光束混叠现象的可能性。本文研究工作对今后声光偏转器在卫星光通信跟瞄系统中的实际应用提供了参考依据。
【关键词】：卫星光通信 声光偏转器 色散效应 入射角偏差 AOD并联
【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】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 声光偏转器研究现状11-17
• 1.2.1 声光衍射基本原理及分类11-15
• 1.2.2 声光偏转器应用于卫星光通信系统的研究现状15-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 声光偏转器色散特性对系统收发光束同轴度影响研究18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 声光偏转器光束偏转角度分析18-24
• 2.3 声光偏转器光路可逆实验验证24-28
• 2.3.1 实验方案24-27
• 2.3.2 实验结果与分析27-28
• 2.4 声光偏转器色散特性对收发光束同轴度的影响28-30
• 2.4.1 收发光波长差异引起的同轴度误差28-30
• 2.4.2 影响光波长的因素30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 声光偏转器光束入射角对系统收发光强影响研究31-53
• 3.1 引言31-32
• 3.2 声光偏转器衍射光强起伏分析32-37
• 3.2.1 平面光与平面声波相互作用33-34
• 3.2.2 高斯光束与非平面声波相互作用34-37
• 3.3 光束入射角对衍射光强起伏影响分析37-38
• 3.4 光束入射角对衍射光强起伏影响实验验证38-52
• 3.4.1 实验方案38-41
• 3.4.2 声光偏转器晶体外形参数分析41-43
• 3.4.3 实验结果与误差分析43-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 基于声光偏转器的跟瞄系统设计及控制方法研究53-60
• 4.1 引言53
• 4.2 基于声光偏转器的并联式跟瞄系统设计53-57
• 4.2.1 声光偏转器对偏振光匹配模式分析53-55
• 4.2.2 AOD并联式跟瞄系统55-57
• 4.3 最优超声功率稳定系统收发光强方法57-58
• 4.4 声光偏转器衍射光混叠现象分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-68
• 致谢68

【参考文献】

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1 唐多强,张海斌,胡鸿璋,林林,耿凡;集成光学声光可调谐滤波器的温度特性及其精密数字控制[J];中国激光;2003年07期

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本文编号：647869