基于气溶胶微物理特性的光通信信道损耗研究

发布时间：2020-06-28 11:37

【摘要】：随着光通信技术的发展,信道损耗作为评价光通信系统性能的重要参数之一,可以最直接地反映光通信系统传输信号能量强度的变化,因而成为近年来的研究热点。气溶胶的粒子半径、复折射率、浓度和混合方式等微物理特性对光信号的传输具有一定影响,因此本文重点研究了气溶胶微物理特性对光通信信道损耗的影响。本文建立了考虑多次散射的光通信信道模型,利用Monte Carlo法模拟了光在大气中的传输,分析了单一成分气溶胶和混合气溶胶的微物理特性对光通信信道损耗的影响。首先,针对单一成分气溶胶,在单分散系下,研究了气溶胶的粒子半径和复折射率对信道损耗的影响;在多分散系下,选择大气中常见的几种气溶胶,在气溶胶的复折射率以及粒径分布固定时,研究了气溶胶的粒子数浓度对信道损耗的影响。其次,针对由黑碳和硫酸盐构成的混合气溶胶,在单分散系下,研究了混合方式以及黑碳粒子半径对信道损耗的影响;在多分散系下,当气溶胶的粒径分布固定时,研究了混合方式对信道损耗的影响。研究结果表明:(1)当光信号经过单一成分气溶胶传输时,在气溶胶粒子半径不同时,气溶胶的复折射率对信道损耗的影响有显著差异;气溶胶粒子数浓度对信道损耗的影响在短距离传输和长距离传输时明显不同;(2)当光信号经过混合气溶胶传输时,混合方式对信道损耗具有一定的影响,外混合方式对应的信道损耗明显小于内混合方式;对于不同的混合方式,黑碳粒子半径对信道损耗的影响也有所不同。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

2-2 均匀球形粒子光散射的几何结构射光方向，S 为散射光方向，二者的夹角 被称为散射角，入射光振动述坐标系下，将入射光、散射光和球函数展开，根据球体表面的边界条cos cos sine e 场矢量的球谐函数展开式分别为： 1 11 11 11 11( )1)2 1( )( 1)o n e ne n o nM iNnM iNn n

胶等效复折射率计算公式：胶在整个混合气溶胶中的体积推广到分层球形粒子的光散射研图。如图，由外层的吸湿性物质球体的半径为a，整个球体的半im1i；对于a r b的部分，介质

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本文编号：2732965