水平大氣信道對(duì)圓偏振光偏振特性影響研究.pdf

1、隨著信息時(shí)代的到來(lái),自由空間光通信以其保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、通信終端體積小、重量輕等特殊優(yōu)點(diǎn)日益受到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的青睞,成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。近幾年,一些專(zhuān)家學(xué)者利用信號(hào)光的偏振態(tài)進(jìn)行編碼,以獲得高數(shù)據(jù)率、低誤碼率的通信系統(tǒng)。同時(shí),相干光通信以其接收靈敏度高、通信容量大等優(yōu)點(diǎn)而受到相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注。而信號(hào)光在大氣中傳輸時(shí),大氣湍流和散射會(huì)造成其偏振特性變化,從而引起偏振編碼系統(tǒng)誤碼率增大、相干探測(cè)靈敏度降低?，F(xiàn)有研究表明,地面點(diǎn)對(duì)

2、點(diǎn)10km左右的水平大氣鏈路可以近似等效星地大氣鏈路。因此研究偏振光束在水平大氣中傳輸時(shí)偏振特性變化具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本論將對(duì)圓偏振光的大氣退偏效應(yīng)進(jìn)行研究。
　　首先,基于描述光束偏振特性的Stokes參量設(shè)計(jì)出一種光束偏振態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室條件下搭建光路,對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)刹糠謱?shí)驗(yàn)驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了每秒500次的測(cè)量,較好的實(shí)時(shí)反映了入射信號(hào)光的偏振態(tài)。
　　其次,基于Mie散射理論設(shè)計(jì)了

3、大氣散射對(duì)圓偏振光偏振影響的MonteCarlo仿真方法。闡明在仿真中利用H-G函數(shù)近似Mie散射相位函數(shù)的合理性。該仿真同時(shí)考慮了水分子、大氣氣溶膠及灰塵三種散射元的尺寸分布及濃度,使模型更加完善?；诖朔抡娣椒ǚ治隽水?dāng)入射信號(hào)光分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光時(shí)接收光斑不同區(qū)域處光子的偏振特性分布;討論了不同通信距離及通信距離和接收孔徑一定時(shí)接收平面偏離光斑中心位置遠(yuǎn)近對(duì)接收到的光子偏振的影響。
　　再次,基于大氣球泡模型設(shè)計(jì)

4、了大氣湍流對(duì)圓偏振光偏振影響的MonteCarlo仿真方法。并基于此方法討論了不同通信距離及不同大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)2nC對(duì)圓偏振光偏振特性的影響。并對(duì)入射光分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光兩種情況進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　最后,進(jìn)行了地面點(diǎn)對(duì)點(diǎn)11.16km的長(zhǎng)距離水平大氣鏈路退偏實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)大氣能見(jiàn)度在5km-10km,大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)2132/3Cn=1.825×10?m?。測(cè)量分析了接收光斑中心處及邊緣處偏振度及Stoke