大气湍流对空间光与光纤耦合效率的影响研究

发布时间：2021-02-16 07:24

　　对于星地卫星通信,传统的微波通信方式由于容量的限制使其发展遇到瓶颈,而自由空间光通信（Free Space Optics Communication,FSOC）由于有着高容量、保密性高、可以重复利用的频谱资源等优点成为星地卫星通信的最佳选择。在FSOC系统中,空间光束一般需要耦合进入光纤再使用成熟的光纤通信器件提升系统性能。然而大气湍流导致的传输光束波前相位畸变会影响自由空间光束与光纤的耦合效率。因此,在大气湍流存在的情况下,提高自由空间光束与光纤的耦合效率是FSOC系统最重要的问题之一。本文关于大气湍流对空间光与光纤耦合效率的影响开展如下研究。首先,介绍了课题研究的背景、意义、以及技术研究的现状,分析采用少模光纤（Few-Mode Fiber,FMF）作为耦合光纤的优势。其次,介绍了大气湍流的特性与影响,并在此基础上建立了基于随机相位屏的大气湍流仿真模型,使用功率谱反演法和次谐波法生成了随机相位屏。之后,研究了光束大气传输的仿真方法,建立了基于多层随机相位屏模型和角谱传输法的分步传输模型。在此模型上结合菲涅尔缩放法,对由于大气湍流造成光束传输的畸变现象,如光束扩散、光束漂移和光强闪烁... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大气湍流成因示意图

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文流的强度弱时，其相对应的相位功率谱密度函数为：2 2( ) 2 ( )nk k z k 为传输距离。故 the modified von Kármán 湍流下的相位功率密度谱函25 230112 260exp( )( ) 0.49( )mvK mkkk rk k 气湍流对空间链路的影响在大气中传输时随着海波高度的变化以及湍流、天气、障碍物等的干光束产生畸变，如光束漂移，光强闪烁，光束扩展等。

时随着海波高度的变化以及湍流、天气、，如光束漂移，光强闪烁，光束扩展等。图 2-2 大气湍流对光束的传输影响况下，由于大气大范围的不均匀性，会导光束在传输时会发生随机偏转。在很短的径范围，观察面上得到成为高度倾斜的高（最大辐照度点）被随机移位，这种情况）为最大辐照度点在光束中移动的轨迹。图造成，阴影的圆描述小尺寸光束在接收平

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]星地下行相干激光通信系统接收性能研究[D]. 杨清波.哈尔滨工业大学 2012
[2]星地激光通信中光束传输仿真和链路特性关键技术研究[D]. 李永亮.中国科学技术大学 2011

硕士论文
[1]大气湍流影响星地激光通信误码率建模与仿真分析[D]. 周玉松.中国科学技术大学 2017
[2]自由空间光通信中的大气湍流模拟研究[D]. 朱玲.北京邮电大学 2016
[3]大气湍流对空间光至单模光纤耦合效率概率分布影响研究[D]. 马烈.哈尔滨工业大学 2015
[4]大气湍流对空间光—单模光纤耦合效率影响研究[D]. 覃智祥.哈尔滨工业大学 2010
[5]扩展目标幸运成像技术的实验研究[D]. 杨忠良.国防科学技术大学 2009
[6]对流层大气湍流中激光波束扩展和漂移特性研究[D]. 杨光强.西安电子科技大学 2007



本文编号：3036413