本文關鍵詞：光通信終端光學表面污染檢測裝置研制及效應分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為滿足人們對于高數(shù)據(jù)率、大容量通信的需求,激光通信應運而生。激光通信載波頻率高,很容易實現(xiàn)幾Gbps的通信速率,且保密性好,因此不斷發(fā)展成熟。如今,空間組網(wǎng)成為新的目標,故需要研制大量的光通信終端(用戶、地面、近軌、中軌和高軌)。而終端的通信性能受諸多因素影響,其中光學表面污染是影響光學系統(tǒng)性能的一大因素,最終影響到星上終端的工作壽命。因此,有必要預估及檢測光學敏感表面污染沉積量,同時研究污染效應。首先,本文基于微量污染檢測的基本原理,研制了10MHz鍍鋁石英晶體微量天平(QCM),其理論質量靈敏度在10-9g/cm2量級。該裝置的校準實驗結果表明:在實際的測量周期內,表現(xiàn)出良好的時間穩(wěn)定性,保證了污染測試的準確性;通過引入?yún)⒖季w,既基本消除了環(huán)境因素的影響,也降低了對其控溫精度的要求;通過直接測量待測晶體與參考晶體頻率,避免了使用混頻器帶來的系統(tǒng)復雜性和誤差;通過絕對標定實驗,測定實際質量靈敏度在10-8g/cm2量級,滿足實際應用需求,且成本低,實用性好;通過三維有限元分析方法(3D-FEA),表明外加電壓和部分污染沉積對石英晶體質量靈敏度產(chǎn)生影響,導致QCM實際質量靈敏度比理論質量靈敏度低。然后,本文通過地面真空試驗,證實了該石英晶體微量天平用于表面污染量檢測的有效性。從有機非金屬材料出氣模型、污染分子傳輸模型和污染分子沉積模型出發(fā),建立了一套污染模型,初步分析了真空試驗下的污染沉積過程,為光學表面污染預估與防護、材料篩選提供參考依據(jù)。最后,本文針對光通信終端常用的卡氏光學天線,應用污染模型,仿真分析了僅遮光罩為出氣污染源時,主次鏡表面污染沉積速率,結果與實驗量級相符。借助Zemax的鍍膜功能,進行了污染效應研究,仿真分析了主次鏡表面不同厚度的環(huán)氧樹脂污染層,對整個光學系統(tǒng)光功率的影響。
【關鍵詞】：石英晶體微量天平(QCM) 污染檢測 質量靈敏度 污染預估 污染效應
【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】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及目的意義8-9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析9-12
• 1.2.1 污染檢測的國內外研究現(xiàn)狀及分析9-10
• 1.2.2 QCM的國內外研究現(xiàn)狀及分析10-12
• 1.3 本文主要內容12-13
• 第2章 10MHz鍍鋁QCM研制13-28
• 2.1 引言13
• 2.2 基本理論13-14
• 2.3 QCM具體結構14-25
• 2.3.1 石英晶體振蕩驅動電路的設計與實現(xiàn)15-17
• 2.3.2 等精度頻率計數(shù)器的設計與FPGA實現(xiàn)17-19
• 2.3.3 串口通信模塊的設計與FPGA實現(xiàn)19-23
• 2.3.4 石英晶體振蕩頻率實時顯示模塊實現(xiàn)23-24
• 2.3.5 測溫、控溫模塊實現(xiàn)24-25
• 2.4 石英晶體選型25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 10MHz鍍鋁QCM校準28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 QCM振蕩頻率時間穩(wěn)定性28-29
• 3.3 QCM頻率溫度關系29-32
• 3.4 QCM質量靈敏度32-42
• 3.4.1 實驗結果32-35
• 3.4.2 三維有限元分析法數(shù)值仿真結果35-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 10MHz鍍鋁QCM地面驗證43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 真空試驗污染量的非實時檢測43-44
• 4.3 真空試驗污染量的實時檢測44-50
• 4.3.1 污染模型45-47
• 4.3.2 實驗結果47-50
• 4.4 本章小結50-52
• 第5章 卡氏光學天線表面污染量預估及效應研究52-61
• 5.1 引言52
• 5.2 卡氏光學天線系統(tǒng)分析52-54
• 5.3 卡氏光學天線表面污染量預估結果54-57
• 5.4 卡氏光學天線表面污染效應仿真研究57-60
• 5.5 本章小結60-61
• 結論61-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果66-68
• 致謝68

  本文關鍵詞：光通信終端光學表面污染檢測裝置研制及效應分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：487452