相干光通信以其檢測靈敏度高、調(diào)制方式豐富和通信容量大等優(yōu)勢逐漸引起人們的關(guān)注。由于大氣湍流的隨機性使得信號光經(jīng)大氣湍流后波前發(fā)生畸變,降低了相干光通信系統(tǒng)混頻效率。自適應光學技術(shù)可以有效補償信號光波前像差,保持通信鏈路穩(wěn)定。因此,研究自適應光學具有重要的理論意義和實用價值。本文研究了無波前探測自適應光學技術(shù)對相干光通信系統(tǒng)畸變信號光的校正,主要工作如下:1、根據(jù)無波前探測自適應光學系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及工作原理,推導了波前峰谷值、波前均方根值、遠場光斑斯特列爾比（Strehl Ratio,SR）和相干光通信系統(tǒng)混頻效率等目標函數(shù)的解析表達式。根據(jù)激光大氣傳輸理論和菲涅爾衍射原理,結(jié)合Hill譜模型,研究了激光束經(jīng)大氣湍流傳輸后光斑變化情況。2、以遠場光斑SR作為系統(tǒng)目標函數(shù),分析了在不同湍流強度下基于隨機并行梯度下降算法（Stochastic Parallel Gradient Descent Algorithm,SPGD）的無波前探測自適應光學技術(shù)對波前畸變的校正能力,討論了該算法不同參數(shù)取值對系統(tǒng)性能的影響。3、研制了無波前探測自適應光學實驗系統(tǒng),以電荷耦合器件（Charge Couple... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于AO技術(shù)的相干光通信系統(tǒng)示意圖

本章主要介紹相干光通信基本原理、無波前探測自適適應光學各個組成部分進行討論并闡述系統(tǒng)中常用的幾種和模式優(yōu)化算法進行介紹，通過分析比較解釋了為何選用2.1相干光通信基本原理如圖 2-1 所示，為相干光通信系統(tǒng)原理圖。在圖 2-1的光信號做光源，發(fā)射端利用 ASK、FSK 和 PSK 等多種上通過發(fā)射天線發(fā)出，被發(fā)射出的信號光經(jīng)大氣信道傳輸接收到的信號光通過單模光纖耦合進光纖中，然后與本振平衡探測器對混頻后的中頻信號進行探測并通過解調(diào)器解根據(jù)接收端本振光與信號光兩者角頻率的相對大小，檢測方式【52】。當本振光與信號光角頻率不相等時，檢測測。在外差檢測中平衡探測器輸出的是中頻信號，解調(diào)器基帶信號；而在零差檢測中，解調(diào)器直接得到基帶信號。的前提是必須保持本振光和信號光之間的相位差不變，且本振光源輸入電信號

假設(shè)大氣湍流引起的信號光相位起伏量為 ( , )S r 。由于 ( , )S r 受大氣，因此無法保證信號光與本振光之間的相位鎖定，對接收端信號解調(diào)帶來一定壞相干光通信系統(tǒng)性能。因此，必須使用自適應光學技術(shù)對接收端的信號光波正，提高接收端單模光纖耦合效率和中頻信號大小。波前探測自適應光學原理適應光學是一種實時測量并補償動態(tài)光學波前像差的技術(shù)，在光通信領(lǐng)域中占按波前像差的校正原理自適應光學可分為有波前探測自適應光學和無波前探測大類，有波前探測自適應光學通常被稱為常規(guī)自適應光學。由第 1.1 節(jié)可知，學主要是通過波前探測器對信號光畸變信息進行實時探測，一般波前探測器子，探測的波前信息精度越高。但在實際系統(tǒng)中，常規(guī)自適應光學結(jié)構(gòu)復雜成本測器的子孔徑會分流系統(tǒng)部分光強，導致系統(tǒng)存在光強零點時失效問題。無波光學不需借助波前探測器測量信號光畸變信息，雖然對波前畸變的校正精度沒光學高，但考慮到系統(tǒng)成本低、搭建方便，所以本系統(tǒng)采用無波前探測自適應變進行校正。圖 2-2 為無波前探測自適應光學的原理框圖。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]空間相干光通信中本振光功率對信噪比的影響[J]. 孔英秀,柯熙政,楊媛.  紅外與激光工程. 2016(02)
[4]大氣湍流下帶有跟蹤誤差的空間相干光通信性能分析[J]. 南航,張鵬,佟首峰,陳純毅.  光子學報. 2015(08)
[5]大氣湍流對空間相干光通信的影響研究[J]. 孔英秀,柯熙政,楊媛.  激光與光電子學進展. 2015(08)
[6]變增益隨機并行梯度下降算法及其在相干合成中的應用[J]. 黃智蒙,唐選,劉倉理,李劍峰,張大勇,王小軍,韓梅.  中國激光. 2015(04)
[7]基于變形鏡本征模式的無波前傳感器自適應光學系統(tǒng)實驗研究[J]. 喻際,董冰.  光學學報. 2015(03)
[8]自適應光學校正下空間光通信的光纖耦合效率及斯特列爾比[J]. 韓立強,王志斌.  紅外與激光工程. 2013(01)
[9]自適應光學波前校正器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 林旭東,薛陳,劉欣悅,王建立,衛(wèi)沛鋒.  中國光學. 2012(04)
[10]基于自適應光學的大氣光通信波前校正實驗[J]. 夏利軍,李曉峰.  信息與電子工程. 2010(03)

博士論文
[1]自適應光學技術(shù)在大氣光通信中的應用研究[D]. 武云云.中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2013

碩士論文
[1]應用于FSO系統(tǒng)的無波前傳感器自適應光學研究[D]. 別銳.華中科技大學 2011
[2]大氣湍流中的激光傳輸數(shù)值模擬及其影響分析[D]. 徐光勇.電子科技大學 2008



本文編號：3426117