本文關(guān)鍵詞：軌道角動量通信系統(tǒng)中的湍流效應(yīng)分析

  更多相關(guān)文章： 自由空間光通信 軌道角動量 非衍射光束 部分相干光束 大氣湍流

【摘要】：與傳統(tǒng)采用偏振特性為信息載體的光學(xué)通信系統(tǒng)相比,基于軌道角動量(orbital angular momentum,簡稱OAM)模的通信系統(tǒng)顯著擴(kuò)大了無線光通信系統(tǒng)的信道容量。但是攜帶軌道角動量模的渦旋光束通過大氣傳輸時,大氣汽溶膠等微粒的散射與吸收所引起的信號衰減,大氣湍流導(dǎo)致的信號強(qiáng)度起伏、光束漂移、光束擴(kuò)展等干擾,必將引起無線光通信系統(tǒng)性能的下降。因此,研究攜帶軌道角動量的光學(xué)載波與大氣湍流的相互作用規(guī)律,控制大氣湍流對渦旋光場所攜帶軌道角動量模的干擾,提高通信系統(tǒng)信號的傳輸性能是一個十分必要和重要的課題。本論文的主要創(chuàng)新工作分為以下幾個方面:1.基于適用弱起伏區(qū)域的Rytov近似和非柯爾莫戈洛夫大氣湍流譜,建立非衍射型超幾何高斯光束軌道角動量模的接收概率模型,研究軌道角動量通信系統(tǒng)中此類光源的特征參數(shù)對湍流效應(yīng)的控制作用。另一方面,考慮到大氣湍流的內(nèi)外尺度效應(yīng)和湍流的各項(xiàng)異性,基于修正Rytov近似,建立各向異性且中等到強(qiáng)湍流的非柯爾莫戈洛夫湍流折射率譜,導(dǎo)出相應(yīng)的空間相干半徑。研究表明超幾何高斯光束的自聚焦特性對軌道角動量通信系統(tǒng)中的湍流具有扼制作用。2.為了研究光源空間部分相干和非衍射特性對湍流效應(yīng)的扼制作用,我們在非衍射型艾里光場中引入反映光源空間相干度的高斯謝爾因子,建立了包含湍流干擾控制因子-信號源空間相干度的艾里謝爾螺旋譜模型。3.考慮到平頂多模光束有降低湍流導(dǎo)致的光強(qiáng)起伏的特性,建立了修正貝塞爾多高斯謝爾螺旋譜模型,研究光源結(jié)構(gòu)對軌道角動量通信系統(tǒng)的影響。4.基于海氣柯爾莫戈洛夫湍流譜和修正Rytov近似,并考慮孔徑平滑效應(yīng),建立了中等到強(qiáng)的海氣湍流中非衍射型艾里光束軌道角動量模的接收功率和串音功率的模型。另一方面,考慮實(shí)際海氣湍流的非柯爾莫戈洛夫性質(zhì)和各向異性的特性,構(gòu)建各向異性非柯爾莫戈洛夫海氣湍流的空間相干半徑模型,并考慮到光波在傳播過程中空間相干性的衰減,推導(dǎo)出空間部分相干的修正貝塞爾高斯光束攜帶軌道角動量模在相應(yīng)的海氣湍流中傳輸?shù)慕邮展β实慕馕霰磉_(dá)式,得到緩解大氣湍流效應(yīng)的光源參數(shù)。綜上所述,本論文以控制大氣湍流干擾,提高光通信系統(tǒng)信號的傳輸質(zhì)量為目標(biāo),以非衍射型渦旋光束所攜帶的軌道角動量模為信號載體,從信號光源的結(jié)構(gòu)、信號源的相干性、信號源模式和湍流信道類型等多個角度,通過分析空間分散型光源、空間部分相干信號源和大氣湍流信道對通信系統(tǒng)性能影響的規(guī)律,提出降低湍流大氣干擾通信系統(tǒng)的光源優(yōu)化參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張逸新;徐建才;司叢芳;王建宇;賈建軍;;激光軌道角動量態(tài)的湍流傾斜、像散和慧差效應(yīng)[J];激光技術(shù);2010年06期

2 楊帆;王樂;趙生妹;;基于高效軌道角動量態(tài)分離方法的復(fù)用系統(tǒng)方案研究[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報;2014年01期

3 張洪憲;趙珩;;橢圓厄密-高斯光束的軌道角動量密度分布[J];光電技術(shù)應(yīng)用;2008年01期

4 郭建軍;郭邦紅;程廣明;謝良文;廖�？�;劉頌豪;;光子軌道角動量在量子通信中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2012年08期

5 諶娟;柯熙政;王鐵成;;軌道角動量糾纏光子對聯(lián)合探測概率的研究[J];量子電子學(xué)報;2013年04期

6 賴俊森;吳冰冰;趙文玉;張海懿;;光通信中軌道角動量技術(shù)及應(yīng)用前景分析[J];電信科學(xué);2014年05期

7 齊曉慶;高春清;辛t熿，

本文編號：1274638