本文關鍵詞：衛(wèi)星通信終端中空間光偏移入射對光纖耦合效率影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于衛(wèi)星光通信相比微波通信具有通信數(shù)據(jù)率高、通信容量大等優(yōu)勢,所以衛(wèi)星光通信技術受到高度重視,為了提高衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)探測靈敏度,實現(xiàn)高速通信數(shù)據(jù)率,并且在綜合考慮工程實現(xiàn)難度情況下,采用光纖通信系統(tǒng)中的波分復用技術和光放大器成為一種潛在選擇,因此解決空間光束至單模光纖的耦合問題成為前提基礎。在進行空間光束至單模光纖耦合的過程中,耦合效率對空間光束與光纖軸心的對準誤差非常敏感,而耦合效率的降低導致光接收機靈敏度下降,要保持較小的對準誤差則需要對光通信系統(tǒng)跟蹤精度提出更高的要求,所以提高光纖耦合容差特性對優(yōu)化光通信系統(tǒng)性能來說非常重要。本文針對接收終端中空間光至單模光纖耦合容差較小的問題,提出對耦合特性進行優(yōu)化研究,主要研究內(nèi)容:首先介紹了衛(wèi)星光通信的發(fā)展背景,針對采用光纖耦合為接收方式的通信系統(tǒng),就其國內(nèi)外的研究與進展狀況進行了論述,以空間光至單模光纖耦合的模型為基礎,通過模式耦合理論推導了最佳情況下單模光纖的耦合效率表達式,給出了接收光纖的相對位置存在橫向、軸向及傾斜偏差時耦合效率的修正因子,重點分析了橫向位移偏差對耦合效率的影響,并對入射偏差角度與橫向位移偏差對耦合效率影響的等效性進行了分析。其次對耦合透鏡離焦光場進行分析,討論了離焦因素對耦合特性參數(shù)的影響。研究了不同耦合參數(shù)情況下耦合特性參數(shù)的變化情況,適當減小耦合參數(shù)能夠提高耦合系統(tǒng)對偏差的容忍程度,利用Code V仿真軟件建立耦合系統(tǒng)模型,對其進行了仿真驗證。最后研究了錐形光纖對耦合特性的影響,在介紹錐形光纖傳輸原理的基礎上分析了錐形光纖特征參數(shù),基于錐形光纖實現(xiàn)光傳輸由多模至單模的轉(zhuǎn)換。通過局部模式理論分析了錐形光纖傳輸特性,推導了錐形光纖中高斯光束傳輸?shù)腁BCD矩陣,分析了錐形前后端面模場變化,并通過仿真光波導傳輸過程闡述光場分布的變化過程,利用光場高斯近似計算了錐形光纖傳輸效率。自行制作了錐形光纖實驗樣品,對其進行空間光耦合實驗,相比單模光纖,利用錐形光纖進行空間光耦合對系統(tǒng)對準偏差具有更好的容忍程度。
【關鍵詞】：衛(wèi)星光通信 光纖耦合 耦合效率 耦合容差
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 衛(wèi)星光通信發(fā)展概述9-12
• 1.2 光端機系統(tǒng)組成12-14
• 1.3 研究目的與意義14-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-19
• 1.4.1 光纖耦合國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.2 光纖耦合國內(nèi)研究現(xiàn)狀17
• 1.4.3 PAT跟瞄性能國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.4 PAT跟瞄性能國內(nèi)研究現(xiàn)狀18
• 1.4.5 文獻綜述分析18-19
• 1.5 論文主要工作19-21
• 第2章 空間光偏移入射光纖耦合特性理論研究21-35
• 2.1 單模光纖理想耦合特性分析22-25
• 2.2 入射角度偏差與橫向位移偏差等效分析25-28
• 2.2.1 幾何光學分析25
• 2.2.2 波動光學分析25-28
• 2.3 離焦對耦合特性的影響分析28-31
• 2.3.1 離焦平面衍射光強分布28-29
• 2.3.2 離焦對單模光纖耦合效率影響29-31
• 2.4 不同耦合參數(shù)系統(tǒng)的耦合特性分析31-34
• 2.4.1 耦合參數(shù)對耦合特性的影響31-33
• 2.4.2 耦合參數(shù)數(shù)優(yōu)化實驗仿真33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 錐形光纖傳輸特性研究35-48
• 3.1 錐形光纖參數(shù)分析35-38
• 3.2 錐形光纖傳輸特性分析38-41
• 3.2.1 局部模式理論38-39
• 3.2.2 錐形光纖傳輸效率計算39-41
• 3.3 錐形光纖傳輸特性仿真41-44
• 3.4 錐形光纖對耦合特性的影響分析44-46
• 3.5 錐形光纖與單模光纖連接損耗分析46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 空間光偏移入射光纖耦合特性實驗研究48-59
• 4.1 實驗系統(tǒng)介紹48-51
• 4.1.1 實驗設備48
• 4.1.2 實驗系統(tǒng)組成48-51
• 4.2 實驗過程51-52
• 4.3 單模光纖耦合實驗結(jié)果與分析52-55
• 4.4 錐形光纖耦合實驗55-57
• 4.4.1 錐形光纖耦合特性分析55-56
• 4.4.2 錐形光纖光斑信息分析56-57
• 4.5 實驗誤差分析57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文64-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 向勁松;陳彥;胡渝;;大氣湍流對空間光耦合至單模光纖的影響[J];強激光與粒子束;2006年03期

2 蔣瑤;肖志剛;;錐臺光纖的功率轉(zhuǎn)換效率研究[J];應用光學;2011年02期

3 朱悅新;;證明錐形光纖數(shù)值孔徑表達式的新方法[J];應用光學;1985年03期

  本文關鍵詞：衛(wèi)星通信終端中空間光偏移入射對光纖耦合效率影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：422760