自差星間光通信中空間光-單模光纖的耦合研究.pdf

1、作為空間衛(wèi)星通信的重要手段，衛(wèi)星激光通信技術(shù)在國際上受到了巨大重視。其中衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)如美國、歐洲、日本等已進(jìn)行了各種空間實驗，并且成功完成了星地和星間高速激光通信。
　　衛(wèi)星光通信有直接探測，相干探測和自差探測三種信號接收方式，其中自差探測體制以其結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高的優(yōu)勢成為未來衛(wèi)星信號接收方式最具潛力的選擇之一。自差探測需要將空間激光高效耦合進(jìn)單模光纖內(nèi)，然而光學(xué)元件的加工、空間溫度的變化以及裝調(diào)誤差等都會使光學(xué)

2、系統(tǒng)產(chǎn)生形變，接收光束的波前就會發(fā)生變化。另外衛(wèi)星平臺的振動、轉(zhuǎn)臺機(jī)械噪聲以及跟蹤探測器噪聲等因素會使接收端產(chǎn)生隨機(jī)抖動。空間光到單模光纖的耦合效率決定了自差探測系統(tǒng)的通信性能，因此需要研究波前畸變和隨機(jī)抖動對空間光-單模光纖耦合效率的影響。
　　本文對自差探測體制中溫度變化和光束隨機(jī)抖動對空間激光到單模光纖耦合效率的影響進(jìn)行了理論仿真和實驗研究。
　　首先考慮溫度變化的影響。根據(jù)反射式光學(xué)天線，建立了溫度變化與空間光-單模

3、光纖耦合效率的數(shù)值模型，在Matlab中進(jìn)行了數(shù)值模擬，利用Code V進(jìn)行了模擬仿真，對比分析了二者的結(jié)果。為驗證理論模型的正確性，進(jìn)行了實驗測量，結(jié)果表明理論仿真與實驗結(jié)果相符，驗證了理論模型的正確性。
　　最后考慮光束隨機(jī)抖動的影響。在溫度對空間光-單模光纖耦合效率影響的基礎(chǔ)上，研究了二者對空間光-單模光纖平均耦合效率的綜合影響。建立了溫度和隨機(jī)抖動對空間光-單模光纖耦合影響的理論模型。基于該模型給出了溫度與隨機(jī)抖動綜合影響