發(fā)布時間：2020-07-23 03:48

【摘要】：相干光通信系統(tǒng)外差探測靈敏度高、通信容量大、調(diào)制方方式靈活,研究相干光通信系統(tǒng)中光束的傳輸特性對提高混頻效率具有重要的意義。在實際中,由于熱效應(yīng)、諧振腔尺寸和光學(xué)元件等因素的影響,激光器輸出的光束不可能是理想的完全相干光,一般情況下為部分相干光,所以本文以部分相干高斯-謝爾(Gaussian-Schell model,GSM)模型為研究對象,研究了相干光通信系統(tǒng)中光束經(jīng)過大氣湍流的模式變化,并在接收端分析了光束通過像散光學(xué)系統(tǒng)的偏振特性。主要工作如下:1.根據(jù)廣義惠更斯-菲涅耳原理和非相干模分解理論,推導(dǎo)了部分相干GSM光束經(jīng)過大氣湍流后的光束模式權(quán)重因子表達式,數(shù)值仿真了光學(xué)參數(shù)、湍流參數(shù)和傳輸距離對權(quán)重因子和M2因子的影響,并用相位屏理論,數(shù)值仿真了傳輸不同距離后光束模式的權(quán)重因子分布,最后在外場搭建1km的相干光通信系統(tǒng),測量了不同天氣下二維光強的高斯吻合度。2.根據(jù)柯林斯公式推導(dǎo)了GSM光束通過像散光學(xué)系統(tǒng)的偏振度、橢圓方位角和橢圓度的表達式,數(shù)值仿真分析了分數(shù)階數(shù)和像散系數(shù)對軸上點和輸出面上的偏振度、橢圓方位角和橢圓度的影響,并用實驗驗證了不同像散系數(shù)對光束偏振特性的影響。結(jié)果表明:部分相干GSM光束在湍流中傳輸基模占主要成份,基模的含量隨束腰半徑的變化存在最大值:在斜程傳輸?shù)?下行鏈路中,光束模式受湍流的影響最小:像散系數(shù)越大,軸上點的偏振特性變化越快:像散使非焦平面上的偏振特性由圓對稱分布變?yōu)闄E圓對稱分布,不改變焦平面的分布形狀。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文高斯函數(shù)一階擬合，從擬合圖可以看出，經(jīng)過相位屏后的光強分布與標(biāo)準(zhǔn)的高斯函數(shù)非常接近，擬合后的高斯函數(shù)的參數(shù)取值為1a 0.8556，1b 0.00551，1c 0.03564，高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)表達式為 21 1 1f ( x ) a exp x b c，擬合的評價參數(shù)和方差 SSE=0.03858，確定系數(shù) R-square=0.9976，均方根誤差 RMSE=0.01235。

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文如圖 4-13 所示是光束在湍流中傳輸 3km 后光束的模式系數(shù)所占比重，從圖中可以發(fā)現(xiàn)光束在湍流中傳輸 3km 后，基模的含量減小，光束模式數(shù)量增多。圖 4-14 表示的是光束在中等湍流中傳輸 5km 后，光束的光強分布圖，從圖中可以看出光強衰減非常嚴重，光斑也發(fā)生了漂移，展寬。(b)x / my/m(a)x / my / m圖 4-14 z=5km 的光強分布：(a)三維圖，(b)二維圖Fig.4-14 Light intensity distribution of z=5km: (a) Three-dimensional map, (b) Two-dimensional map

【參考文獻】

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本文編號：2766804