部分相干光大气湍流传输光束参数模拟技术研究
发布时间：2023-01-15 15:01
作为信息载体的激光光束在大气中传输时,大气湍流效应会导致通信系统信噪比下降,误码率升高,严重影响通信系统性能。大量研究表明,部分相干光受到大气湍流的影响比完全相干光要小,因此研究部分相干光的传输特性具有实际价值和意义。由于外场实验成本过高,操作不便,室内传输模拟技术逐渐成为研究的热点。本文将液晶空间光调制器（Liquid Crystal On Silicon Modulator,LC-SLM）应用到激光传输系统中,利用LC-SLM的相位调制原理对初始光源的光束参数进行调控,模拟相干度不同的部分相干光在大气湍流中的传输。本文首先对光波的相干特性及采用LC-SLM对光束相干长度进行调制的基本原理进行了研究,实验生成相干度为0.3mm和3mm的部分相干光并对其进行了相干度检测,证明了LC-SLM可以高精度的生成部分相干光。其次,研究了基于LC-SLM的动态大气湍流模拟技术,采用功率谱反演法叠加4级低频谐波的方式生成湍流相位屏,构建室内动态大气湍流信道仿真平台,通过测量光束受湍流影响下的到达角起伏方差反演出大气相干长度的值与理论设置的值进行对比,实验得到该系统的均方根误差为0.0121m。验证...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要内容
第二章 部分相干光大气湍流传输理论
2.1 部分相干光基本理论
2.1.1 空间-时间域的互相干函数
2.1.2 空间-频率域的交叉谱密度
2.1.3 典型的部分相干光数学模型
2.2 大气湍流效应对部分相干光传输的影响
2.2.1 大气湍流的基本特性
2.2.2 光强闪烁
2.2.3 光束扩展
2.2.4 光束漂移
2.3 本章小结
第三章 部分相干光大气湍流传输模拟关键技术
3.1 部分相干光生成方法研究
3.1.1 典型的部分相干光生成方法
3.1.2 基于LC-SLM的部分相干光生成原理
3.1.3 基于LC-SLM的部分相干光生成实验及结果分析
3.2 大气湍流模拟技术研究
3.2.0 典型的大气湍流模拟技术
3.2.1 基于LC-SLM的湍流模拟原理
3.2.2 基于LC-SLM的湍流模拟系统设计及实验结果分析
3.3 基于LC-SLM的部分相干光大气湍流传输的复合调控技术
3.4 本章小结
第四章 部分相干光大气湍流传输性能模拟实验研究
4.1 基于LC-SLM的部分相干光大气湍流传输系统构建
4.2 部分相干光传输模拟的性能实验过程及结果分析
4.2.1 光强闪烁
4.2.2 光束扩展
4.2.4 光束漂移
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 未来展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和专利
附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目和获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]部分相干光束经过湍流大气传输研究进展[J]. 王飞,余佳益,刘显龙,蔡阳健. 物理学报. 2018(18)
[2]旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法[J]. 李盾,宁禹,吴武明,孙全,杜少军. 红外与激光工程. 2017(12)
[3]驱动电压对向列型液晶调制相位的影响[J]. 郭弘扬,杜升平. 国外电子测量技术. 2017(12)
[4]大气湍流尺度对部分相干光传输特性的影响[J]. 柯熙政,薛瑶. 光子学报. 2017(01)
[5]利用液晶空间光调制实现激光大气湍流效应动态仿真[J]. 李华,陈前荣,王彦斌,任广森,朱荣臻,张文攀. 光电子·激光. 2016(07)
[6]采用图形处理器加速的部分相干光实时生成方法[J]. 倪小龙,刘智,姜会林,陈纯毅,刘艺,齐冀,宋卢军. 光子学报. 2016(03)
[7]对流湍流池湍流特性与真实大气对比实验研究[J]. 倪小龙,宋卢军,姜会林,付强,刘艺,张肃,刘智. 激光与光电子学进展. 2015(09)
[8]光源相干度对Bessel光最大无衍射距离的影响[J]. 孙川,何西,林炳福,姜妍,庄其仁,吴逢铁. 光子学报. 2015(02)
[9]功率谱反演大气湍流随机相位屏采样方法的研究[J]. 蔡冬梅,王昆,贾鹏,王东,刘建霞. 物理学报. 2014(10)
[10]基于GPU的液晶大气湍流模拟器波面生成的并行实现[J]. 倪小龙,刘智,孔悦,刘丹. 强激光与粒子束. 2014(03)
博士论文
[1]新型光束在湍流大气中的传输特性研究[D]. 张亚琳.华中科技大学 2017
[2]新型部分相干光束及其在湍流大气中的传输特性研究[D]. 邓鹏.华中科技大学 2013
[3]部分相干光的相关理论和实验研究[D]. 王飞.浙江大学 2008
硕士论文
[1]部分相干光的传输特性研究[D]. 文侨.四川大学 2005
本文编号：3731179
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要内容
第二章 部分相干光大气湍流传输理论
2.1 部分相干光基本理论
2.1.1 空间-时间域的互相干函数
2.1.2 空间-频率域的交叉谱密度
2.1.3 典型的部分相干光数学模型
2.2 大气湍流效应对部分相干光传输的影响
2.2.1 大气湍流的基本特性
2.2.2 光强闪烁
2.2.3 光束扩展
2.2.4 光束漂移
2.3 本章小结
第三章 部分相干光大气湍流传输模拟关键技术
3.1 部分相干光生成方法研究
3.1.1 典型的部分相干光生成方法
3.1.2 基于LC-SLM的部分相干光生成原理
3.1.3 基于LC-SLM的部分相干光生成实验及结果分析
3.2 大气湍流模拟技术研究
3.2.0 典型的大气湍流模拟技术
3.2.1 基于LC-SLM的湍流模拟原理
3.2.2 基于LC-SLM的湍流模拟系统设计及实验结果分析
3.3 基于LC-SLM的部分相干光大气湍流传输的复合调控技术
3.4 本章小结
第四章 部分相干光大气湍流传输性能模拟实验研究
4.1 基于LC-SLM的部分相干光大气湍流传输系统构建
4.2 部分相干光传输模拟的性能实验过程及结果分析
4.2.1 光强闪烁
4.2.2 光束扩展
4.2.4 光束漂移
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 未来展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和专利
附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目和获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]部分相干光束经过湍流大气传输研究进展[J]. 王飞,余佳益,刘显龙,蔡阳健. 物理学报. 2018(18)
[2]旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法[J]. 李盾,宁禹,吴武明,孙全,杜少军. 红外与激光工程. 2017(12)
[3]驱动电压对向列型液晶调制相位的影响[J]. 郭弘扬,杜升平. 国外电子测量技术. 2017(12)
[4]大气湍流尺度对部分相干光传输特性的影响[J]. 柯熙政,薛瑶. 光子学报. 2017(01)
[5]利用液晶空间光调制实现激光大气湍流效应动态仿真[J]. 李华,陈前荣,王彦斌,任广森,朱荣臻,张文攀. 光电子·激光. 2016(07)
[6]采用图形处理器加速的部分相干光实时生成方法[J]. 倪小龙,刘智,姜会林,陈纯毅,刘艺,齐冀,宋卢军. 光子学报. 2016(03)
[7]对流湍流池湍流特性与真实大气对比实验研究[J]. 倪小龙,宋卢军,姜会林,付强,刘艺,张肃,刘智. 激光与光电子学进展. 2015(09)
[8]光源相干度对Bessel光最大无衍射距离的影响[J]. 孙川,何西,林炳福,姜妍,庄其仁,吴逢铁. 光子学报. 2015(02)
[9]功率谱反演大气湍流随机相位屏采样方法的研究[J]. 蔡冬梅,王昆,贾鹏,王东,刘建霞. 物理学报. 2014(10)
[10]基于GPU的液晶大气湍流模拟器波面生成的并行实现[J]. 倪小龙,刘智,孔悦,刘丹. 强激光与粒子束. 2014(03)
博士论文
[1]新型光束在湍流大气中的传输特性研究[D]. 张亚琳.华中科技大学 2017
[2]新型部分相干光束及其在湍流大气中的传输特性研究[D]. 邓鹏.华中科技大学 2013
[3]部分相干光的相关理论和实验研究[D]. 王飞.浙江大学 2008
硕士论文
[1]部分相干光的传输特性研究[D]. 文侨.四川大学 2005
本文编号：3731179
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