隨著激光器性能的提升和對高速數(shù)字信號處理技術(shù)的深入研究,為了克服強度調(diào)制/直接探測的自由空間光通信（Free Space Optics,FSO）系統(tǒng)調(diào)制方式單一、信道容量利用率低等缺點,相干探測技術(shù)近些年重新成為眾學(xué)者的研究焦點。本文針對FSO外差探測系統(tǒng)性能影響因素及應(yīng)用展開研究,主要工作如下:（1）基于相干探測的原理,研制了一套FSO外差探測通信系統(tǒng)。對系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵模塊進行了分析和實驗驗證。數(shù)值分析了理想條件下外差探測系統(tǒng)的性能,及實際光路對準時引入的誤差對外差探測系統(tǒng)性能的影響。（2）弱湍流條件下,在修正Von Karman湍流譜、湍流隨機介質(zhì)光波傳輸?shù)慕?jīng)典解析和數(shù)值方法的研究基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了信號光斜程傳輸至圓形接收孔徑上的平均到達角起伏方差和對數(shù)振幅起伏方差的閉合表達式,并在此基礎(chǔ)上分別建立了隨機指向偏差角和振幅、相位起伏對外差探測系統(tǒng)影響的數(shù)學(xué)模型。數(shù)值分析了到達角起伏對外差探測系統(tǒng)混頻效率的影響和振幅起伏對外差探測系統(tǒng)信噪比的影響。為FSO外差探測系統(tǒng)遠距離通信性能分析奠定理論基礎(chǔ)。（3）考慮光束在大氣湍流中的傳輸問題,基于修正Hill湍流譜模型,建立了以部分相干高斯-謝... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

LITE的實驗裝置

bps 星間外差探測系統(tǒng)的通信實驗演示。但沒過久，JPL 實驗室將研究工作了 IM/DD 通信系統(tǒng)，直到 20 世紀末期，為了提高星間通信的信道容量，重新將研究重點轉(zhuǎn)移到相干光通信系統(tǒng)[9]。在此期間，MIT 林肯實驗室研高達 1Gbps 的空間相干通信系統(tǒng)，同時對空間信道的卷積編碼及解碼技術(shù)的研究[10]。在 1999 年前后[11]，低地球軌道（Lowearthorbit,LEO）星間平下，LL 分析了相干光通信系統(tǒng)使用不同調(diào)制方式時系統(tǒng)的信噪比和誤碼參數(shù),其中用于測試的激光通信系統(tǒng)參數(shù)如表 1-1 所示。表 1-1 激光通信系統(tǒng)參數(shù)Tab. 1-1 Parameters of laser communication system參數(shù)名稱 參數(shù)數(shù)值通信波長 0.8μm探測器響應(yīng)度 0.517接收器光學(xué)效率 0.8發(fā)射器光學(xué)效率 0.8誤碼率 10-6星間傳輸距離 3000km傳輸速率 2Gbps

圖1-4 LCRD計劃通信示意圖[16]Fig.1-4 The communication diagram of LCRDLCRD計劃的提前預(yù)演項目，NASA宣布首次成功建塵埃環(huán)境探索者（Lunar Atmosphere and Dust En地面終端的雙工通信鏈路，采用脈沖位置（Pulse Phas路速率為20Mbps，下行鏈路通信速率為622Mbps[1務(wù)之一，在2017年，DSOC以高于250Mbps的速率從m，終端質(zhì)量為28kg,功率為76W。計劃在2023年該信技術(shù)驗證[16],圖1-5是DSOC計劃通信鏈路的示意

【參考文獻】：
期刊論文
[1]相干光通信系統(tǒng)中光束的偏振控制及控制算法研究[J]. 馬兵斌,柯熙政,張穎.  中國激光. 2019(01)
[2]“墨子號”量子衛(wèi)星圓滿實現(xiàn)全部既定科學(xué)目標[J]. 王晉嵐.  科學(xué). 2017(05)
[3]激光器線寬對空間相干光通信系統(tǒng)性能的影響[J]. 孔英秀,柯熙政,楊媛.  儀器儀表學(xué)報. 2017(07)
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[6]我國首顆高通量通信衛(wèi)星實踐十三號成功發(fā)射[J]. 宋城.  中國設(shè)備工程. 2017(08)
[7]信號光偏振特性對空間相干探測混頻效率的影響[J]. 馬婷婷,佟首峰,南航,賈曉陽.  激光與光電子學(xué)進展. 2017(02)
[8]星間高速相干激光通信系統(tǒng)中的光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù)[J]. 常帥,佟首峰,姜會林,劉洋,宋延嵩,董毅,董科研,董巖,張鵬,南航.  光學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[9]衛(wèi)星相干光通信測速一體化技術(shù)研究[J]. 許云祥,許蒙蒙,孫建鋒,吳斌,汪勃.  激光與光電子學(xué)進展. 2016(12)
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博士論文
[1]大氣激光通信數(shù)字相干探測關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李學(xué)良.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2018
[2]基于自適應(yīng)光學(xué)的相干自由空間光通信系統(tǒng)性能分析[D]. 曹景太.吉林大學(xué) 2017



本文編號：3448460