自由空間光通信中的光耦合及光束控制技術(shù)研究.pdf

1、自由空間光通信（FSO）以帶寬高、無需頻譜許可和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注，空間光耦合技術(shù)和光束控制技術(shù)是FSO通信光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對(duì)上述兩種技術(shù)展開研究，主要工作如下：
　?。?）在理想條件下，分析了空間平面波、高斯光束經(jīng)透鏡耦合進(jìn)單模光纖的耦合效率，并實(shí)驗(yàn)證明了耦合效率隨透鏡相對(duì)孔徑的變化過程中存在極值，為耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。
　?。?）在湍流大氣條件下，利用Von Karman湍流譜平面波入射光

2、場(chǎng)的互相關(guān)函數(shù)、交叉互相關(guān)函數(shù)，建立了空間平面波經(jīng)單透鏡、透鏡陣列和馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)系統(tǒng)（馬卡天線）耦合進(jìn)單模光纖的耦合效率、耦合光功率相對(duì)起伏方差的數(shù)學(xué)模型。分析了空間平面波經(jīng)不同光學(xué)結(jié)構(gòu)耦合進(jìn)單模光纖對(duì)耦合效率及耦合光功率抖動(dòng)方差的影響，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了陣列接收和大口徑接收技術(shù)可以抑制湍流引起的耦合性能下降，為基于光纖耦合的FSO接收技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　?。?）研究了空間光耦合自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。對(duì)比模擬退火算法和粒子群算法，

3、分析算法中相關(guān)參數(shù)對(duì)耦合自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的影響，為智能算法與空間光耦合自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的結(jié)合奠定理論基礎(chǔ)。
　?。?）分析了陣列高斯光束在空間中傳輸?shù)淖择詈犀F(xiàn)象。提出了光纖高斯陣列光束環(huán)形排布離軸發(fā)射技術(shù)，解決了馬卡天線次反射鏡對(duì)發(fā)射光束的遮擋問題，提高發(fā)射效率。為實(shí)現(xiàn)基于光纖的FSO發(fā)射技術(shù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　（5）研制了基于馬卡系統(tǒng)的收發(fā)一體天線。實(shí)現(xiàn)了單模光纖發(fā)射和多模光纖接收的收發(fā)一體功能。
　　本文的工作為實(shí)現(xiàn)FS