發(fā)布時(shí)間：2022-11-06 07:56

　　近年來,自由空間渦旋光通信以其極大的通信容量和極高的頻譜效率在國內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注,渦旋光所攜帶的軌道角動(dòng)量理論上取值無窮且彼此正交,能夠?yàn)楣馔ㄐ盘峁┬碌木S度資源。然而,渦旋光在自由空間傳輸時(shí),不可避免地受到大氣信道的影響,導(dǎo)致承載信息的軌道角動(dòng)量態(tài)間產(chǎn)生串?dāng)_,造成通信系統(tǒng)性能下降。本文圍繞自由空間渦旋光通信檢測技術(shù)展開研究,首先針對(duì)軌道角動(dòng)量在自由空間中的傳輸特性進(jìn)行分析,重點(diǎn)研究了大氣湍流、大氣散射和對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)軌道角動(dòng)量傳輸?shù)挠绊?然后針對(duì)這些影響導(dǎo)致的檢測準(zhǔn)確率降低,提出了相應(yīng)的渦旋光檢測技術(shù),并進(jìn)行了相關(guān)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的主要研究內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:（1）自由空間渦旋光軌道角動(dòng)量傳輸影響因素分析。首先,以拉蓋爾-高斯光束為例,介紹渦旋光軌道角動(dòng)量的基本概念;然后對(duì)渦旋光大氣信道傳輸展開研究,圍繞渦旋光軌道角動(dòng)量態(tài)的傳輸特性,分析了大氣湍流強(qiáng)度和傳輸距離對(duì)渦旋光軌道角動(dòng)量態(tài)探測概率的影響;隨后,結(jié)合大氣湍流理論和渦旋光束螺旋譜概念,給出了湍流和對(duì)準(zhǔn)誤差影響下的軌道角動(dòng)量態(tài)探測概率解析表達(dá)式;最后分析了散射粒子與軌道角動(dòng)量態(tài)的相互作用,利用時(shí)域有限差分方法,給出了散射粒... 

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 渦旋光軌道角動(dòng)量及其自由空間通信研究現(xiàn)狀
        1.2.2 自由空間渦旋光軌道角動(dòng)量傳輸特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 渦旋光通信軌道角動(dòng)量檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 研究中存在的主要問題
    1.3 論文主要工作及結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文的主要工作
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 自由空間渦旋光通信傳輸影響因素分析
    2.1 引言
    2.2 渦旋光軌道角動(dòng)量通信編碼系統(tǒng)性能影響因素分析
        2.2.1 渦旋光軌道角動(dòng)量態(tài)
        2.2.2 渦旋光軌道角動(dòng)量態(tài)編碼通信系統(tǒng)
    2.3 大氣湍流對(duì)渦旋光軌道角動(dòng)量傳輸?shù)挠绊?br>        2.3.1 大氣湍流模型
        2.3.2 大氣湍流影響下的渦旋光軌道角動(dòng)量探測概率
        2.3.3 數(shù)值結(jié)果與分析
    2.4 對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)渦旋光軌道角動(dòng)量傳輸?shù)挠绊?br>        2.4.1 橫向偏移誤差
        2.4.2 角向傾斜誤差
        2.4.3 數(shù)值結(jié)果與分析
    2.5 大氣散射對(duì)渦旋光軌道角動(dòng)量傳輸?shù)挠绊?br>        2.5.1 粒子散射對(duì)渦旋光傳輸影響的分析方法
        2.5.2 粒子散射影響下的渦旋光軌道角動(dòng)量探測概率
        2.5.3 數(shù)值結(jié)果與分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的渦旋光檢測
    3.1 引言
    3.2 大氣湍流影響下的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.2.1 湍流影響下的渦旋光束產(chǎn)生
        3.2.2 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.2.3 復(fù)雜度分析
    3.3 角向傾斜影響下的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.3.1 角向傾斜影響下的渦旋光束
        3.3.2 基于角度池化的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.3.3 復(fù)雜度分析
    3.4 偏移影響下的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.4.1 偏移影響下的渦旋光束
        3.4.2 基于部分卷積的渦旋光軌道角動(dòng)量檢測
        3.4.3 結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于復(fù)值卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的渦旋光檢測
    4.1 引言
    4.2 復(fù)值卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渦旋光檢測
        4.2.1 復(fù)值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)框架
        4.2.2 復(fù)值卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        4.2.3 復(fù)雜度分析
    4.3 全光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)渦旋光檢測
        4.3.1 全光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
        4.3.2 傳輸過程的簡化
        4.3.3 仿真結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 渦旋光湍流畸變波前校正技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 大氣湍流畸變波前校正
        5.2.1 有波前傳感器的波前校正
        5.2.2 無波前傳感器的波前校正
        5.2.3 渦旋光束大氣湍流畸變波前校正技術(shù)
    5.3 基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的波前重構(gòu)
        5.3.1 波前重構(gòu)算法
        5.3.2 基于pix2pix網(wǎng)絡(luò)的波前重構(gòu)
        5.3.3 仿真分析
    5.4 基于改進(jìn)SPGD算法的無探針光束波前校正
        5.4.1 隨機(jī)并行梯度下降算法
        5.4.2 自適應(yīng)增益因子隨機(jī)并行梯度下降算法
        5.4.3 仿真分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3703133