湍流大氣對光子捕獲影響及動(dòng)態(tài)偏振補(bǔ)償研究.pdf

1、星地光通信技術(shù)是未來通信領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)展分支，其具有信息傳輸容量大、終端的重量和體積小、功耗較低、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。對于星地光通信所具有的潛力和優(yōu)勢，許多國家已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)，并且加大了對星地光通信技術(shù)的研究力度。當(dāng)信息傳輸信道為湍流隨機(jī)介質(zhì)時(shí)，通信質(zhì)量將會(huì)受到不可避免的影響，因此必須對其影響進(jìn)行克服和補(bǔ)償。
　　 本文首先介紹了湍流大氣光傳播學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，其中包括了湍流的形成原因、湍流隨機(jī)介質(zhì)的統(tǒng)計(jì)特性、湍流隨機(jī)介質(zhì)中光傳播

2、學(xué)的常用解析方法和數(shù)值模擬，以及幾種大氣湍流效應(yīng)。為了清楚地了解湍流大氣對光子捕獲的影響，本文從Maxwell方程出發(fā)，利用擴(kuò)展惠更斯-菲涅爾原理，建立了湍流隨機(jī)介質(zhì)影響下的高斯光束光子捕獲模型。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出軸向捕獲概率分布解析式。考慮了不同湍流強(qiáng)度、不同發(fā)射終端孔徑、不同光源波長因素的影響，通過編程給出了高斯光束軸向光子捕獲概率分布的數(shù)值解，并考慮大孔徑邊界條件，導(dǎo)出了拉蓋爾-高斯光束的光子軸向捕獲概率分布解析式并對其在不同條件下

3、的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值求解。另外，本文設(shè)計(jì)了一套動(dòng)態(tài)偏振補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)偏振補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。文中介紹了各個(gè)組成模塊的詳細(xì)功能和具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟，最后對實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行了分析和討論。論文結(jié)論發(fā)現(xiàn)湍流環(huán)境近場條件下光子軸向捕獲概率分布會(huì)出現(xiàn)周期螺旋起伏式結(jié)構(gòu)，給出了起伏幅度與湍流強(qiáng)度、光波波長以及發(fā)射終端孔徑的關(guān)系;發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)場條件下捕獲概率達(dá)到最后一個(gè)峰值后會(huì)平穩(wěn)下滑，并分析了影響下滑速度與最后一個(gè)峰值捕獲概率出現(xiàn)時(shí)間的相關(guān)因素。在動(dòng)態(tài)偏振補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)