衛(wèi)星光通信中基于二元光學(xué)元件的信標(biāo)光接收技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星光通信(Inter-satellite Optical Communications,IOC)是一種以激光作為信息載體在衛(wèi)星間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。隨著通信技術(shù)向高速率、大容量的發(fā)展,IOC已成為現(xiàn)代大容量空間通信領(lǐng)域的一個重要研究方向,越來越多的國家相繼開展了該方向的研究,其中實現(xiàn)光通信終端的小型化、輕量化的設(shè)計一直是衛(wèi)星光通信的研究熱點。由于二元光學(xué)元件(BOE,Binary Optical Element)具有體積小、重

2、量輕、易于復(fù)制等諸多優(yōu)點,將該技術(shù)應(yīng)用到IOC系統(tǒng)中也逐漸引起了重視。
　　本文以IOC信標(biāo)光接收系統(tǒng)為研究對象,提出了用BOE替代傳統(tǒng)的信標(biāo)光接收聚焦系統(tǒng),設(shè)計了一種BOE可實現(xiàn)將信標(biāo)光束聚焦到CCD位置探測器,并根據(jù)捕獲、跟蹤中信標(biāo)光聚焦光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)評價了元件性能。
　　基于標(biāo)量衍射理論,利用改進(jìn)的算法-AA算法設(shè)計了聚焦BOE的相位函數(shù),并對設(shè)計得到的相位函數(shù)進(jìn)行了仿真驗證,分析了光束入射角對其輸出光場的影響。<

3、br>　　結(jié)合幾何光線追跡方法,以標(biāo)量衍射方法設(shè)計的BOE相位函數(shù)為初始結(jié)構(gòu),對聚焦BOE進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,給出了設(shè)計結(jié)果和工藝參數(shù),并分析了不同視場角下BOE的光學(xué)性能。結(jié)果表明該方法設(shè)計得到的聚焦BOE在±1°視場的應(yīng)用條件下具有良好的成像質(zhì)量。
　　針對設(shè)計的聚焦BOE,本文結(jié)合極坐標(biāo)激光直寫加工工藝,仿真分析了刻蝕臺階數(shù)、刻蝕深度誤差和臺階寬度誤差對元件輸出光場的影響,為加工高性能BOE元件打下理論基礎(chǔ)。
　　本文的研