【摘要】：自由空間光通信(Free Space Optical,FSO)因其具有大帶寬、高傳輸速率等獨特的優(yōu)點,使其得到了商業(yè)和軍事行業(yè)的廣泛關(guān)注,然而其大氣傳輸信道的隨機性限制了它的應用場景和范圍,因此采取何種方法削弱大氣對FSO傳輸性能的影響,提高通信質(zhì)量,成為研究者的關(guān)注重點之一。本文從大氣傳輸特性出發(fā),分析了不同波長激光信號受大氣特性的影響,研究成果可以為通過采用長波長激光信號提高FSO系統(tǒng)的通信質(zhì)量提供一定的依據(jù)和技術(shù)支撐。首先,論文分析了大氣衰減對激光信號的影響,具體又分為大氣吸收效應、大氣散射效應引起的衰減對激光信號的影響,根據(jù)兩者均具有波長依賴性的特點,找到一些受大氣衰減影響較小的激光波長作為后續(xù)的研究對象,并計算了不同波長激光時對應的具體大氣衰減值。其次,采用基于快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)的次諧波大氣湍流相位屏仿真方法對大氣湍流特性進行了模擬,研究了利用該方法生成大氣湍流相位屏的準確性與諧波次數(shù)選取的關(guān)系。為了準確地確定諧波次數(shù),本文定義了相位結(jié)構(gòu)函數(shù)增量評估標準;同時對綜合功率比評估標準進行了改進,得到了最優(yōu)諧波次數(shù)的計算公式。隨后利用這兩種評估標準分析了不同大氣湍流相位功率譜密度模型的最優(yōu)諧波次數(shù)的選取問題,并通過相位結(jié)構(gòu)函數(shù)和相對誤差函數(shù)驗證了所得最優(yōu)諧波次數(shù)的準確性。最后,論文研究了不同波長激光信號在大氣中的傳輸特性。在綜合考慮大氣吸收、散射和湍流的影響下,搭建了激光在大氣中的傳輸模型,獲得了不同波長激光經(jīng)過大氣傳輸后的輻照度特性,驗證了長波長激光信號更適合用于FSO通信系統(tǒng)。隨后在現(xiàn)有FSO通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,給出了采用長波長激光的FSO通信系統(tǒng)的組成圖。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

且 FSO 通信中常用到的 785nm、1550nm 以及目前研究者感興趣的 10000nm波長均處在這些大氣透射窗口內(nèi)。除此之外，還可以明顯的發(fā)現(xiàn)尚未被使用.4~4.1μm 波段具有最高的大氣透射率。因此，本文后續(xù)研究波長主要包85nm、1550nm、4000nm 和 10000nm。表 2-1 大氣中主要吸收分子對應的吸收波長中心點大氣吸收分子 吸收波長中心點（μm）H2O0.72, 0.82, 0.93, 0.94, 1.13,1.38,1.46, 1.87,2.66,3.15, 6.16, 11.7, 12.6, 13.5, 14.3CO21.4,1.6, 2.05, 4.3,5.2, 9.4,10.4N2O 4.5CO 4.61O34.75, 9.6, 14.1

b) 能見度范圍：0-30km圖 2-2 KIM 關(guān)系下不同波長激光對應的大氣衰減變化曲線圖從圖 2-2 中可以明顯看出，波長為 1550nm 的激光受到的大氣衰減明顯小于波長為 785nm 的激光受到的大氣衰減，所以目前 FSO 通信中常用的激光信號波長是 1550nm；波長為 4000nm 的激光受到的大氣衰減又明顯小于波長為 1550nm的激光受到的大氣衰減，而波長為 10000nm 的激光受到的大氣衰減明顯小于波長為 4000nm 的激光受到的大氣衰減，但是由于目前波長為 10000nm 的激光信號

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本文編號：2725584