本文關(guān)鍵詞：基于全息光學(xué)元件的室內(nèi)可見光通信光學(xué)接收天線研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：室內(nèi)照明通信系統(tǒng)也稱為室內(nèi)可見光通信（Visible Light Communication，VLC）系統(tǒng)，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的基于白光LED（Light Emitting Diode）的室內(nèi)無(wú)線通信技術(shù)，該技術(shù)安全節(jié)能，無(wú)電磁干擾，不需要競(jìng)爭(zhēng)電磁頻譜，在一些特定的場(chǎng)合具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 全息光學(xué)元件相較于普通光學(xué)元件而言，具有性能好、價(jià)格低、易制作、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且可以集成多種光學(xué)功能，因此，本文提出了一種基于全息光學(xué)元件室內(nèi)可見光通信光學(xué)接收天線的設(shè)計(jì)和制作方法。利用干涉和衍射原理在全息材料上制成具有聚集光束和濾除環(huán)境光雙重功能的全息光學(xué)接收天線，通過(guò)耦合波理論與K矢量閉合法分析了這種新型光學(xué)接收天線的角度選擇性、波長(zhǎng)選擇性以及任意點(diǎn)的衍射效率，最后對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、分析了室內(nèi)VLC的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了目前室內(nèi)VLC系統(tǒng)中光學(xué)接收天線種類以及存在的不足，說(shuō)明本課題的研究意義所在。 2、根據(jù)全息光學(xué)成像的特點(diǎn)與原理提出了全息光學(xué)接收天線的設(shè)計(jì)思路，即采用離軸反射式系統(tǒng)，，以平面參考光波與會(huì)聚球面信號(hào)光波在全息光致聚合物材料上發(fā)生干涉完成記錄，形成的全息圖稱之為全息光學(xué)接收天線。 3、一方面，由K矢量閉合法推導(dǎo)分析了全息光學(xué)接收天線內(nèi)部條紋的整體分布情況以及任意點(diǎn)處條紋矢量的大小和方向；另一方面，由Kogelnik耦合波理論推導(dǎo)分析了全息光學(xué)接收天線的三個(gè)性能指標(biāo)，即角度選擇性、波長(zhǎng)選擇性和衍射效率，并且對(duì)其進(jìn)行了模擬仿真分析。 4、詳細(xì)介紹了制作全息光學(xué)接收天線的具體記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且對(duì)其進(jìn)行了白光LED光源再現(xiàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)驗(yàn)證與理論分析的結(jié)果相一致，即在記錄時(shí)信號(hào)光的會(huì)聚點(diǎn)處形成一束單色會(huì)聚光斑。最后，對(duì)全息光學(xué)接收天線的性能進(jìn)行了測(cè)試分析，結(jié)果表明，利用光致聚合物制成的全息光學(xué)接收天線可以用于室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中。
【關(guān)鍵詞】：VLC 光學(xué)接收天線 全息光學(xué)元件 波長(zhǎng)選擇性 角度選擇性 衍射效率
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O438.1;TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)12-16
• 1.3 室內(nèi) VLC 研究中的關(guān)鍵技術(shù)16-20
• 1.3.1 LED 陣列光源的選擇與布局16
• 1.3.2 改善室內(nèi) VLC 系統(tǒng)性能的方法16-17
• 1.3.3 室內(nèi) VLC 系統(tǒng)光學(xué)接收天線17-20
• 1.4 研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 室內(nèi) VLC 系統(tǒng)中白光 LED 和鏈路信道特性分析21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 LED 光源21-26
• 2.2.1 LED 的歷史21-22
• 2.2.2 LED 的發(fā)光原理22
• 2.2.3 LED 的基本結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2.4 白光 LED 的實(shí)現(xiàn)方法23-24
• 2.2.5 白光 LED 的輻射模式24-26
• 2.3 室內(nèi) VLC 系統(tǒng)26-29
• 2.3.1 定向式視距鏈路與非定向式視距鏈路26-27
• 2.3.2 室內(nèi) VLC 信道分析27-29
• 第3章 全息光學(xué)元件的耦合波理論29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 全息光學(xué)元件29-32
• 3.2.1 全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段29-30
• 3.2.2 全息光學(xué)的基本成像原理和特點(diǎn)30-32
• 3.3 全息圖的基本干涉場(chǎng)32-37
• 3.3.1 平面波與平面波的干涉場(chǎng)32-33
• 3.3.2 平面波與發(fā)散球面波的干涉場(chǎng)33-34
• 3.3.3 平面波與會(huì)聚球面波的干涉場(chǎng)34-35
• 3.3.4 發(fā)散球面波與發(fā)散球面波的干涉場(chǎng)35-36
• 3.3.5 會(huì)聚球面波與會(huì)聚球面波的干涉場(chǎng)36-37
• 3.3.6 發(fā)散球面波與會(huì)聚球面波的干涉場(chǎng)37
• 3.4 耦合波理論37-44
• 3.4.1 Bragg 定律37-39
• 3.4.2 K 矢量閉合分析法39-40
• 3.4.3 全息光學(xué)元件的衍射效率40-44
• 第4章 全息光學(xué)接收天線的設(shè)計(jì)與性能仿真44-59
• 4.1 引言44
• 4.2 全息光學(xué)接收天線的設(shè)計(jì)原理44-47
• 4.3 全息光學(xué)接收天線性能的理論分析47-52
• 4.3.1 角度選擇性和波長(zhǎng)選擇性47-48
• 4.3.2 衍射效率48-52
• 4.4 性能模擬仿真52-59
• 4.4.1 全息反射鏡的角度選擇性52-54
• 4.4.2 全息反射鏡的波長(zhǎng)選擇性54-56
• 4.4.3 全息反射鏡的衍射效率56-59
• 第5章 全息光學(xué)接收天線的制作與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器的選取59-61
• 5.3 全息記錄材料分類61-63
• 5.3.1 鹵化銀乳膠61
• 5.3.2 重鉻酸鹽明膠61-62
• 5.3.3 光致聚合物62-63
• 5.4 全息材料厚度的選擇63-66
• 5.5 制作光路的工作流程66-68
• 5.6 白光 LED 光源再現(xiàn)過(guò)程68-69
• 5.7 全息光學(xué)接收天線的測(cè)試69-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 工作總結(jié)71
• 6.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)71-72
• 6.3 未來(lái)研究工作的建議72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于全息光學(xué)元件的室內(nèi)可見光通信光學(xué)接收天線研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：339856