自由空間光通信(Free Space Optical Communication,FSO)具有傳輸效率高、通信容量大等特點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用�？臻g光耦合技術(shù)是?SO通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。高效率的耦合能夠直接提高通信質(zhì)量,采用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的方式能夠大大降低耦合對(duì)準(zhǔn)的難度。為此,本文以光纖耦合技術(shù)為研究對(duì)象,主要研究了空間光耦合自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù),具體工作如下:1、基于模場(chǎng)匹配原理,理論分析了空間光-單模光纖耦合的基本原理與模型,分別討論了軸向偏差、徑向偏差和角度偏差對(duì)耦合效率的影響。2、根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo),分別設(shè)計(jì)了壓電陶瓷供電電源、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路、運(yùn)放電路以及壓電陶瓷固定方式,并對(duì)模擬退火算法進(jìn)行了深入的研究,基于嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)將該算法-應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中,完成了硬件和軟件的部分測(cè)試。3、基于硬件和軟件的設(shè)計(jì),搭建了一套完整的基于壓電陶瓷的光纖耦合自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)閉環(huán)控制光電回路,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了光纖耦合的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn),耦合效率得到了提高。模擬退火算法可在較短時(shí)間內(nèi)尋找到最佳的耦合位置,耦合效率達(dá)到了 51.4%。該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路精度高、壓電陶瓷固定方式可靠,該方法可以有效提高光纖的耦合效率,對(duì)光纖耦合的研究具有很重要的意義。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

空間平面波耦合理論模型波耦合理論模型光纖耦合的基本理論進(jìn)行了介紹，給出了理想條件下光纖耦合耦合效率與耦合參數(shù)的關(guān)系圖。然后分別詳細(xì)闡述了三種對(duì)準(zhǔn)過(guò)理論分析計(jì)算，給出了不同偏差影響下光纖耦合效率的變化對(duì)于耦合效率的影響。最后分析了其他外界因素對(duì)光纖耦合基本理論分析通信系統(tǒng)中，空間光傳輸一段較遠(yuǎn)的距離之后，對(duì)空間光信而經(jīng)過(guò)整形系統(tǒng)后的光束一般為高斯光束，且得到的信號(hào)光的過(guò)接收端聚焦透鏡嚴(yán)格的聚焦后，在透鏡的后焦面上形成波前纖放置于透鏡焦平面的位置處來(lái)耦合傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)光，從而里斑衍射圖樣【1】【74】，即芯徑與光斑進(jìn)行重合，如圖 2-1 所示

根據(jù)光纖耦合效率的定義即耦合進(jìn)光值，可表示為【1】：2o2 2o( , ) ( , )( , ) ( , )ooE x y F x y dsE x y ds F x y ds 分域。光纖耦合效率的計(jì)算其實(shí)是oE ( x , y )和隨著oE ( x , y )與 ( , )oF x y 之間相似度的增大而增場(chǎng)分布與單模光纖端出纖模場(chǎng)之間的相似度越是空間光-單模光纖中的模式匹配原理【39】。由于控制調(diào)節(jié)耦合透鏡的相對(duì)孔徑來(lái)使聚焦光斑與。當(dāng) ( x , y) 0，即無(wú)波前像差時(shí)，光纖耦合效2221 exp( )2 )為空間光的一個(gè)耦合參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行仿真所得

對(duì)準(zhǔn)誤差大致可以分為以下三種情況：軸向偏差、徑可能是在耦合系統(tǒng)裝配時(shí)，光纖光軸與耦合系統(tǒng)光軸不重合，導(dǎo)置有所偏離；或許是光纖橫截面所在位置與透鏡焦平面不重合，位置有所偏離；還有可能就是光纖橫截面在透鏡焦平面處，但光角，導(dǎo)致聚焦光斑在聚焦平面上的位置有所偏離。而這些對(duì)準(zhǔn)誤是不可避免的，誤差的存在將會(huì)導(dǎo)致激光信號(hào)能量的衰減，從而所以深入分析影響光纖耦合效率的對(duì)準(zhǔn)偏差，不僅對(duì)校正系統(tǒng)的間光通信系統(tǒng)的研究具有很重要的意義【75】。偏差對(duì)耦合效率的影響置于透鏡焦平面的位置處來(lái)耦合傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)光，從而在透鏡衍射圖樣。在透鏡焦平面上入射光束的衍射光強(qiáng)分布，能量集中由于耦合系統(tǒng)裝配時(shí)引起的誤差，使光斑的位置不在光纖接收端 z的距離，即會(huì)出現(xiàn)光纖橫截面與透鏡焦平面不重合的情況，從差，也稱為離焦【5】，如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 高建秋;孫建鋒;李佳蔚;朱韌;侯培培;陳衛(wèi)標(biāo);;基于激光章動(dòng)的空間光到單模光纖的耦合方法[J];中國(guó)激光;2016年08期

2 盧宇婷;林禹攸;彭喬姿;王穎U

本文編號(hào)：2812196