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中强湍流条件下的大气湍流补偿若干关键技术研究

2020-12-10阅读(851)

中强湍流条件下的大气湍流补偿若干关键技术研究

论文摘要

自由空间光通信（Free Space Optics,FSO）是一种以光为载波,大气为传输信道的无线通信方式。由于其拥有带宽较大、保密性强、无需申请频带许可等优点,已成为当下光通信领域的研究热点。空间光通信技术在卫星通信,地面通信,以及国防通信等方面有着广泛的应用。然而由于大气中存在大气湍流,由此会导致大气信道的折射率分布不均匀,进而对传输的光信号造成损伤,引起误码率升高,信噪比降低等负面影响。本文主要研究动态湍流模拟技术和用于大气湍流补偿的自适应光学技术,工作内容如下:1、针对目前空间光通信系统中存在的困难和挑战,对应用于空间光通信的信道补偿技术和湍流抑制技术进行调研,包括:分集接收技术、孔径平均技术、自适应光学技术等。同时介绍国内外相关领域的研究现状。2、研究大气光传输的基本理论以及湍流信道建模理论。借助几何光学、波动光学和傅里叶光学的理论,研究光在自由空间中的传输特性。研究基于Kolmogorov理论的湍流模型,介绍大气湍流相位屏模型,并基于上述理论生成湍流相位屏。研究大气湍流下的光强分布,调研光强分布的log-normal模型和gamma-gamma模型。3、利用空间光调制器进行动态湍流模拟。本部分主要包括两个方面:一是对动态湍流模拟的理论进行调研,主要内容为对Taylor湍流冻结理论的研究。二是动态湍流模拟的实验研究。搭建基于空间光调制器的动态湍流模拟系统,在实验室条件下模拟动态湍流,进行不同风速、不同湍流强度下的动态湍流的模拟实验,并对实验结果进行分析讨论。4、基于自适应光学技术的FSO系统的空间到光纤耦合实验研究。研究自适应光学技术的工作原理和SPGD算法的工作原理,搭建自适应光学实验平台,进行自适应光学系统的室内模拟实验,并对实验结果进行分析。研究利用SPGD算法对空间到光纤的耦合效率进行提升。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 空间光通信技术与大气湍流
  •   1.2 FSO系统国内外研究现状
  •   1.3 大气湍流补偿技术国内外研究现状
  •     1.3.1 孔径平均技术
  •     1.3.2 分集技术
  •     1.3.3 阵列接收技术
  •     1.3.4 自适应光学技术
  •   1.4 论文的主要工作及章节安排
  • 第二章 湍流模拟理论
  •   2.1 激光在真空中的传输理论
  •   2.2 大气湍流下的光强分布模型
  •     2.2.1 log-normal模型
  •     2.2.2 gamma-gamma模型
  •   2.3 基于Kolmogorov理论的湍流相位屏生成
  •     2.3.1 Kolmogorov湍流模型
  •     2.3.2 湍流相位屏的生成
  •     2.3.3 空间到光纤耦合仿真
  •   2.4 菲涅尔缩放理论
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 基于空间光调制器的动态湍流模拟
  •   3.1 动态湍流模拟理论
  •     3.1.1 Taylor湍流冻结理论
  •     3.1.2 格林伍德频率
  •   3.2 动态湍流的数值仿真
  •   3.3 动态湍流模拟的实验研究
  •     3.3.1 动态湍流相位屏的生成
  •     3.3.2 实验平台搭建
  •     3.3.3 实验结果及分析
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 基于自适应光学的FSO系统中空间到光纤耦合实验研究
  •   4.1 自适应光学技术
  •     4.1.1 有波前传感的自适应光学系统
  •     4.1.2 无波前传感的自适应光学系统
  •   4.2 SPGD算法模型
  •   4.3 自适应光学系统的空间到光纤耦合实验研究
  •     4.3.1 自适应光学实验平台
  •     4.3.2 SPGD算法性能研究
  •     4.3.3 实验结果分析
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 工作总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 于智豪

    导师: 伍剑

    关键词: 空间光通信,大气湍流,动态湍流,自适应光学

    来源: 北京邮电大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 力学,电信技术

    单位: 北京邮电大学

    分类号: TN929.1;O357.5

    总页数: 71

    文件大小: 6636K

    下载量: 190

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