基于光強傳感的相位恢復方法與實驗研究.pdf

1、自由空間光通信（freespace optical communication，F(xiàn)SO），由于光束能量密度高、指向性好、具有很高的保密性，與微波通信具有很強互補性得到廣泛重視并進入實用化階段，但是，湍流大氣對激光傳輸特性的影響限制了FSO系統(tǒng)性能的提高。近些年，基于對大氣湍流特性實時探測和光學系統(tǒng)補償?shù)淖赃m應光學得到快速發(fā)展及天文、激光光束整形的領(lǐng)域成功應用。在大氣激光通信系統(tǒng)中引入自適應光學技術(shù)（adaptive optics，AO）

2、可有效抑制大氣湍流影響，降低誤碼率提高通信性能。傳統(tǒng) AO方法是基于哈特曼波前進行傳感，成本高，系統(tǒng)復雜，其應用受到局限，有必要探索無波前的實用型 AO方法擴大基于自適應光學的 FSO應用場合。由于FSO系統(tǒng)中用于APT（acquisition pointing and tacking，APT）的信標光中包含大氣湍流信息，研究基于信標光強度分布的相位恢復方法，對于無波前探測的自適應光學在FSO中的應用具有理論意義和實用價值。
　　

3、論文首先開展基于光強分布相位恢復算法的研究，光強分布迭代法（classical Gerchberg-Saxton algorithm-transport of intensity equation，GS-PTIE）是波前畸變相位恢復的有效方法。采用相位屏法模擬湍流中激光傳輸特性，并與 GS-PTIE算法結(jié)合，系統(tǒng)地分析兩個迭代面和三個迭代面時，在弱湍流、中湍流、強湍流下的相位恢復效果。結(jié)果表明，在弱湍流、中湍流、強湍流下使用三個迭代面G

4、S-PTIE算法相位恢復殘差分別為-0.03~0.06rad、-0.1~0.1rad、-1.16~0.85rad，恢復效果優(yōu)于兩個迭代面算法。論文模擬仿真相位補償之后，遠場的光強分布，以及接收機探測器上的桶中功率（power-in-bucket，PIB）對相位補償效果進行衡量評估，結(jié)果表明在不同湍流情況下，相位補償之后接收端的PIB相較于補償之前明顯增大。在實驗室環(huán)境下，搭建兩個迭代面相位恢復方法的實驗系統(tǒng)，對空間濾波器后的球面光波場，