检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李梦茹西安理工大学

学位级别：硕士

相干探测的灵敏度高,相比于传统的自由空间光通信具有通信距离远、调制方式灵活等优点,逐渐成为众多学者的研究焦点。对相干探测系统混频效率的影响因素进行研究,可以为相干探测系统性能的提高提供依据。本文主要研究信号光和本振光为... 详细信息

相干探测的灵敏度高,相比于传统的自由空间光通信具有通信距离远、调制方式灵活等优点,逐渐成为众多学者的研究焦点。对相干探测系统混频效率的影响因素进行研究,可以为相干探测系统性能的提高提供依据。本文主要研究信号光和本振光为不同空间分布时不同组合模型的混频性能以及斜程传输的涡旋光相干探测系统的性能研究,包括的工作如下:1.阐述了相干探测的基本原理,理论分析了信号光为均匀、高斯分布和涡旋光束,本振光为高斯、艾里和均匀分布时,不同组合模型的混频效率;讨论了信号光为均匀分布本振光为高斯分布时,初级相差、光斑尺寸和高斯光束腰半径等因素对混频效率的影响。2.信号光为涡旋光束时,通过改变本振光的拓扑荷数,在接收端实现涡旋光的相干解复用。研究涡旋光束相干解复用性能,分析了信号光斜程传输时拓扑荷数、海拔高度、传输距离对涡旋光相干探测系统性能的影响。3.搭建光路对一路涡旋光的相干探测进行实验研究,验证了涡旋光相干探测的可行性,并证明了相同传输距离下,随着信号光与本振光拓扑荷数的增大,相干增益逐渐减小,与理论计算的结果相对应。研究表明,信号光与本振光的空间分布会影响外差混频效率。随着大气折射率结构常数的增大,混频效率逐渐减小,其中信号光和本振光都为均匀分布时对大气湍流的抑制效果最好,受湍流影响最小。大气湍流造成的波前畸变会破坏不同拓扑荷数信号光与本振光波前之间的正交性;使用同一套自适应光学系统对上行和下行链路的信号光波前进行校正,比较分析了波前畸变预校正与后相干增益的变化情况,发现下行链路的后校正效果要优于上行链路的预校正效果,为多路涡旋光复用传输奠定了理论基础。

关键词：光空间分布混频效率大气湍流相干探测

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波前畸变对混频效率影响机制及其实验研究

波前畸变对混频效率影响机制及其实验研究

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作者：邢甜西安理工大学

学位级别：硕士

在无线光相干通信系统中,信号光束经湍流信道传输后,受大气湍流等环境因素影响产生的波前畸变成为影响接收端无线光相干探测系统性能的主要因素。为探索波前畸变及其校正对无线光相干探测系统性能的影响机制,本文以无线光相干探测系统... 详细信息

在无线光相干通信系统中,信号光束经湍流信道传输后,受大气湍流等环境因素影响产生的波前畸变成为影响接收端无线光相干探测系统性能的主要因素。为探索波前畸变及其校正对无线光相干探测系统性能的影响机制,本文以无线光相干探测系统为研究背景,针对大气湍流等环境因素产生的波前畸变及其校正开展研究。本文主要工作如下:1、根据无线光相干探测和大气湍流基本理论,阐述了 Kolmogorov和非Kolmogorov大气湍流中波前畸变原理机制,并建立了不同大气湍流模型中多光束传输波前畸变与无线光相干探测系统混频效率、信噪比和误码率的数学模型。仿真分析了谱幂律指数、天顶角、传输距离以及菲涅尔区等因素对无线光相干探测系统性能的影响。2、使用C-Zernike、Chebyshev、Legendre和S-Zernike多项式的模式法对波前畸变描述和评价,根据菲涅尔衍射原理建立信号光束在大气湍流中的传输模型,计算了到达接收端系统的光场分布;并结合分析了波前畸变引起接收端对准偏差的影响。随后,仿真分析了波前畸变及其校正对于无线光相干探测系统性能的影响,包括高阶波前畸变及其校正补偿数量对接收端无线光相干探测系统性能的影响,以及无线光相干探测系统性能指标对波前畸变及其校正阶数的需求极限。3、搭建了室内、外场(600 m、1.2 km和1.3 km)无线光相干探测系统的波前畸变校正实验。以波前峰谷值、均方根值、混频效率、误码率以及中频信号等作为评价指标,对无线光相干探测系统中的波前畸变进行校正实验,以及验证了多光束传输对接收端无线光相干探测系统性能的影响。使用多光束传输波前叠加可以抑制波前畸变和波前抖动,该方法有效改善了无线光相干探测系统性能。研究结果表明:波前畸变的校正补偿可以有效提高接收端无线光相干探测系统性能,其中,使用零差探测方式得到的校正增益均高于外差探测方式得到的校正增益约3 dB,但为了达到最佳混频效率,零差探测所需要的波前校正阶数大于外差探测波前校正阶数。分别对室内、600 m、1.2 km和多光束传输1.3 km的无线光相干探测系统波前畸变进行校正实验,其中波前校正到倾斜、离焦和像散项后无线光相干探测系统混频效率得到明显提高,以及两光束传输较单光束传输波前峰谷值和均方根值方差降低了 1.45 μm和0.04 μm2。本文研究工作为分析无线光相干探测系统性能的影响奠定了理论基础,为无线光相干探测系统实现最佳波前校正提供了定量参考。

关键词：无线光相干探测波前畸变光束传输混频效率

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相干探测系统中的混频效率

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激光与光电子学进展 2017年第10期54卷 120-128页

作者：谭振坤柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

在自由空间相干光通信系统中,混频效率直接反映相干探测灵敏度。分别推导了混频效率随光轴径向误差、失配角、轴向离焦和大气湍流强度变化的表达式,并进行了仿真分析。结果表明:选择与波长匹配的束腰半径和相对孔径可使混频效率达到最大... 详细信息

在自由空间相干光通信系统中,混频效率直接反映相干探测灵敏度。分别推导了混频效率随光轴径向误差、失配角、轴向离焦和大气湍流强度变化的表达式,并进行了仿真分析。结果表明:选择与波长匹配的束腰半径和相对孔径可使混频效率达到最大值0.8145。信号光与本振光的光轴径向误差对混频效率和相对孔径的影响最大,接着是失配角和轴向离焦。将以上3种影响因素分别限制在0~4μm、0~0.05rad、0~200μm范围内,当选取1550nm的光波作为通信波长且束腰半径为3.4λ、相对孔径为0.21时,混频效率可达到0.55以上。在中强湍流条件下,使用小口径接收天线能有效抑制大气湍流效应。

关键词：光通信空间相干光通信混频效率相干探测相对孔径大气湍流

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信号光偏振特性对空间相干探测混频效率的影响

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激光与光电子学进展 2017年第2期54卷 104-110页

作者：马婷婷佟首峰南航贾晓阳长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

90°混频器对空间相干激光通信中实现高灵敏度探测起着重要作用。研究了信号光偏振态与空间相干探测混频效率的关系。圆偏振光比传统方案所用的线偏振光具有更好的稳定性,且有利于实现高效率混频,因此提出了在信号入射端引入1/4波... 详细信息

90°混频器对空间相干激光通信中实现高灵敏度探测起着重要作用。研究了信号光偏振态与空间相干探测混频效率的关系。圆偏振光比传统方案所用的线偏振光具有更好的稳定性,且有利于实现高效率混频,因此提出了在信号入射端引入1/4波片的方法来改变信号光的偏振态,以模拟信号光受到外界因素影响时的偏振态变化情况。将计算得到的信号功率作为参量,研究信号光偏振态对混频效率的影响。假定入射本振光相同且忽略其他限定条件,可以得到:混频器在接收圆偏振态信号光时,可获得最大的相对信号功率,即混频效率最高。

关键词：光通信空间相干探测混频效率偏振态

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外界因素对空间光混频器混频效率影响分析

外界因素对空间光混频器混频效率影响分析

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作者：马婷婷长春理工大学

学位级别：硕士

空间激光通信相比微波通信,具有轻小、低功耗、抗干扰、高保密等显著优势。而相干光通信作为其主要实现方式之一,可以同时满足高速率、远距离的通信需求,近年来得到广泛研究。空间光混频器作为相干接收端的核心部件,其功能的实现与系统... 详细信息

空间激光通信相比微波通信,具有轻小、低功耗、抗干扰、高保密等显著优势。而相干光通信作为其主要实现方式之一,可以同时满足高速率、远距离的通信需求,近年来得到广泛研究。空间光混频器作为相干接收端的核心部件,其功能的实现与系统的通信性能息息相关。空间光混频器对所接收信号光束的质量极为敏感,且目前针对外界因素对其混频效率影响的研究较少。故本文的研究内容具有一定的学术研究价值及指导意义。本文基于零差空间相干激光通信方案,对比分析了光锁相环及其混频器的选取与原理。利用琼斯矩阵对分立结构的90度空间光混频器进行理论分析,推导其输出混频光及混频效率公式。针对实现高效率混频的需求,基于该数学模型开展对影响混频效率的重要因素的研究,包括:光场模式、视轴晃动、光斑尺寸、波前质量、信号光偏振特性及探测器种类,分别建立带影响因子混频效率公式模型,并得到关系曲线。经分析提出实现90度空间光混频的改进方案:采用多模光纤输出空间光混频器代替传统方案。为验证分析结果,搭建了桌面实验系统,通过对多模及单模输出空间光混频器样机的测试,验证了多模输出空间光混频器在插入损耗及抗干扰能力上的优越性,可代替传统方案,以解决空间光混频器对外界影响敏感及信号功率损耗大等问题。实验中发现:由于多模输出空间光混频器存在模间干涉的问题,使得输出光束能量波动,认为若要实现工程实用化还需进行大量研究论证及可行性分析。

关键词：空间相干激光通信空间光混频器混频效率外界影响因素

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高斯光束场分布对相干探测混频效率的影响

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红外与激光工程 2015年第2期44卷 539-543页

作者：李向阳马宗峰石德乐山东航天电子技术研究所山东烟台264670

在相干探测系统中,信号光与本振光在探测器上进行混频产生中频信号,实现将携带目标信息的信号光转置与放大,实现了近量子噪声限的探测方式。为了有效利用回波信号获得良好的探测性能,有必要对两束光的混频特性进行研究。信号光与本振光... 详细信息

在相干探测系统中,信号光与本振光在探测器上进行混频产生中频信号,实现将携带目标信息的信号光转置与放大,实现了近量子噪声限的探测方式。为了有效利用回波信号获得良好的探测性能,有必要对两束光的混频特性进行研究。信号光与本振光在探测器光敏面上的分布决定了两束光的混频效率,只有信号光与本振光的场分布完全一致探测器输出的中频光电流最大。通过对高斯光束的混频进行理论推导并进行数值模拟,结果表明混频效率对光敏面上信号光的分布较为敏感,本振光束腰半径应该等于或略大于信号光束腰的半径,探测器光敏面半径应约为本振光束腰半径的2倍。

关键词：相干探测混频效率高斯光束数值模拟

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大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

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基于CNN-SPGD算法的相干光通信像差校正方法研究

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光学精密工程 2022年第6期30卷 743-754页

作者：刘维徐珺楠金玳冉石文孝曹景太吉林大学通信工程学院吉林长春130012 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了降低大气湍流对自由空间光通信系统传输性能的影响,建立了一套自适应光学校正系统来校正高阶像差。对该系统的混频效率,误码率和迭代次数等参数进行研究。首先,将图像的Zernike系数划分为8个大类,256个小类,通过CNN模型预测输入光... 详细信息

为了降低大气湍流对自由空间光通信系统传输性能的影响,建立了一套自适应光学校正系统来校正高阶像差。对该系统的混频效率,误码率和迭代次数等参数进行研究。首先,将图像的Zernike系数划分为8个大类,256个小类,通过CNN模型预测输入光斑的大类。对于每一小类的像差,取每一阶系数范围的中点作为标准点形成一个标准Zernike系数向量,按照其对应的标准电压作为初始校正电压进行校正。实验结果表明:随机并行梯度下降算法使混频效率达到0.80、0.85和0.9需要的迭代次数分别为110次、161次和280次;在使混频效率达到相同值的前提下,CNN-SPGD(Convolutional Neural Networks-Stochastic Parallelism Gradient Descent)算法所需的迭代次数分别为4次、37次和141次。而在相同的迭代次数下,CNN-SPGD算法在系统中的混频效率更高,误码率更低。CNN-SPGD算法与SPGD算法相比,像差校正速度更快。该CNN-SPGD算法可以大幅度减少传统自适应光学系统的迭代次数,满足激光通信的各种需求。

关键词：自由空间光通信无波前传感混频效率误码率

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影响相干检测灵敏度的因素

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光通信研究 2024年第2期2期(17)卷 21-29页

作者：韩美苗杨根根梁静远柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

【目的】相干光通信是一种高速、高质量和高保密的通信方式,而相干检测在相干光通信中有着极其重要的作用。高灵敏度的相干检测系统可以大幅提升相干光通信的距离,通过研究影响相干检测灵敏度的因素可以针对性地做出校正,从而提高检测... 详细信息

【目的】相干光通信是一种高速、高质量和高保密的通信方式,而相干检测在相干光通信中有着极其重要的作用。高灵敏度的相干检测系统可以大幅提升相干光通信的距离,通过研究影响相干检测灵敏度的因素可以针对性地做出校正,从而提高检测的灵敏度。【方法】文章简要阐述了相干检测的原理,总结了该领域的国内外研究进展,分析了无线光相干检测系统产生的热噪声、散粒噪声、波前畸变、偏振失配角、光斑尺寸偏差和光轴偏转、耦合效率、探测器的性能和前置光放大器等方面对相干检测灵敏度的影响。【结果】结果表明,系统的热噪声和散粒噪声对检测灵敏度的影响可以通过控制本振光功率使其达到最小;信号光的波前畸变可以通过增加自适应校正系统来抑制;信号光与本振光的偏振失配角可以采用偏振控制补偿装置来补偿;光斑尺寸偏差和光轴偏转需要提高硬件的加工水平来减小这种误差;使用新型的探测器可以在一定程度上提升探测器的性能;前置光放大器能够对微弱的信号光进行放大,对提升检测灵敏度十分重要。【结论】文章分析了影响无线光相干检测灵敏度的因素,总结了近年来国内外学者提高检测灵敏度的方法,为实际应用中检测系统灵敏度的提升提供了理论参考,对相干光通信系统性能的提升有着重要的意义。

关键词：无线光通信相干检测检测灵敏度混频效率

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像差及湍流对90°空间光混频器性能的影响研究

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光子学报 2021年第4期50卷 66-80页

作者：宫喜宇张鹏吴潇杰南航郭代芳王超佟首峰长春理工大学光电工程学院长春130022 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心长春130022 深圳鹏城实验室广东深圳518052

光信号在大气湍流中发生畸变,畸变光信号经过有缺陷的光学天线和空间光混频器后,存在混频效率低及抖动的问题。针对空间输出型和单模输出型的90°空间光混频器,推导了带初级像差的90°空间光混频器模型,并研究了湍流对混频效率... 详细信息

光信号在大气湍流中发生畸变,畸变光信号经过有缺陷的光学天线和空间光混频器后,存在混频效率低及抖动的问题。针对空间输出型和单模输出型的90°空间光混频器,推导了带初级像差的90°空间光混频器模型,并研究了湍流对混频效率的影响。仿真结果表明,对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差、离焦、彗差和像散分别导致混频效率下降9.8%、0.6%、0.36%、0.02%和0.01%。对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散、离焦、彗差和球差分别导致混频效率下降14.11%、8.39%、6.35%、2.63%和1.13%。湍流强度Cn^(2)小于6.4×10^(-17)m^(-2/3)时,空间输出型比单模输出型混频器的混频效率高19%以上,在湍流强度Cn^(2)大于6.4×10^(-16)m^(-2/3)时,两者混频效率接近于0。最后设计加工了空间输出型和单模输出型90°混频器,并搭建性能测试平台。对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差和离焦导致混频效率下降52%、10%和6%;对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散和离焦导致混频效率下降65%、24%和11%,其他像差对混频效率没有影响。湍流对混频器性能影响的实验结果显示,空间输出型光混频器中频信号值的标准差为21.388,该值远低于单模输出型标准差247.442。

关键词：空间相干光通信 90°空间光混频器波前像差大气湍流混频效率

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