【摘要】：近些年來(lái),隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的發(fā)展與普及,人們對(duì)于通信容量的需求越來(lái)越高,同時(shí)珍貴的電磁頻譜也越發(fā)擁擠,這使得人們開(kāi)始尋求新的技術(shù)以拓展現(xiàn)有的射頻技術(shù)。而自由空間光通信也稱激光通信,由于其兼具無(wú)線通信和光纖通信的優(yōu)點(diǎn),受到世界各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者的廣泛關(guān)注。激光通信具有高帶寬,終端質(zhì)量體積小,不需頻譜許可,安全保密性好等優(yōu)勢(shì),但同樣面臨著很多技術(shù)上的難點(diǎn)。在激光通信過(guò)程中,接收端需要將空間光耦合入單模光纖中,由于單模光纖纖芯直徑僅為微米量級(jí),外部擾動(dòng)(如大氣湍流和平臺(tái)抖動(dòng))容易使接收端聚焦的光斑與光纖端面發(fā)生偏移,使得耦合入單模光纖的能量大大降低,嚴(yán)重影響通信質(zhì)量,所以保證光纖耦合效率是建立激光通信鏈路的基礎(chǔ),而光纖耦合算法則是耦合系統(tǒng)的核心。本文針對(duì)激光通信中的光纖耦合算法問(wèn)題,搭建了基于快速反射鏡的單模光纖耦合系統(tǒng),采用耦合入光纖的光功率作為反饋,研究了激光章動(dòng)和隨機(jī)并行梯度下降(SPGD)兩種光纖耦合算法,通過(guò)理論分析、仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,歸納了兩種算法特性和參數(shù)變化的關(guān)系,對(duì)比了兩者的性能,為光纖耦合算法的工程應(yīng)用提供依據(jù)。分析了理想狀態(tài)下耦合效率的最大值,得出在耦合系數(shù)β取1.12時(shí),最大耦合效率為81.45%。研究了橫向偏移、軸向偏移、角度偏移三種光纖對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)耦合效率的影響,得出橫向偏差對(duì)耦合效率影響極大,是耦合系統(tǒng)主要需要校正的偏差。證明了入射角的偏移可以等效為焦平面的橫向偏移,為基于快速反射鏡的單模光纖耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)及算法實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。分別闡述了激光章動(dòng)和SPGD算法的流程,并證明了SPGD算法的原理和相對(duì)于其他梯度下降法的優(yōu)勢(shì)�；赯ernike多項(xiàng)式構(gòu)建模擬波前,并對(duì)兩種算法展開(kāi)了靜態(tài)誤差校正仿真研究,證明了兩種算法的有效性,并基于不同參數(shù)組合進(jìn)行了仿真,初步得出了參數(shù)取值與算法性能的關(guān)系�；趩文９饫w耦合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)兩種算法分別進(jìn)行了靜態(tài)偏差和動(dòng)態(tài)擾動(dòng)校正實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究得出了章動(dòng)半徑、采樣次數(shù)取值對(duì)章動(dòng)算法性能的變化規(guī)律,隨機(jī)擾動(dòng)步長(zhǎng)、增益取值對(duì)SPGD算法性能的影響,在動(dòng)態(tài)校正中,對(duì)于300μrad的正弦擾動(dòng),在-10dB的抑制比標(biāo)準(zhǔn)下,章動(dòng)算法達(dá)到的抑制帶寬為SPGD算法的抑制帶寬的2.5倍。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1;TN253

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7 胡Y，

本文編號(hào)：2592149