水平大氣信道對圓偏振光偏振特性影響研究.pdf

1、隨著信息時代的到來,自由空間光通信以其保密性好、抗干擾能力強、通信終端體積小、重量輕等特殊優(yōu)點日益受到國內(nèi)外專家的青睞,成為國內(nèi)外研究的重點。近幾年,一些專家學(xué)者利用信號光的偏振態(tài)進(jìn)行編碼,以獲得高數(shù)據(jù)率、低誤碼率的通信系統(tǒng)。同時,相干光通信以其接收靈敏度高、通信容量大等優(yōu)點而受到相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注。而信號光在大氣中傳輸時,大氣湍流和散射會造成其偏振特性變化,從而引起偏振編碼系統(tǒng)誤碼率增大、相干探測靈敏度降低?，F(xiàn)有研究表明,地面點對

2、點10km左右的水平大氣鏈路可以近似等效星地大氣鏈路。因此研究偏振光束在水平大氣中傳輸時偏振特性變化具有重要的應(yīng)用價值。本論將對圓偏振光的大氣退偏效應(yīng)進(jìn)行研究。
　　首先,基于描述光束偏振特性的Stokes參量設(shè)計出一種光束偏振態(tài)實時檢測系統(tǒng)。在實驗室條件下搭建光路,對系統(tǒng)的性能進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測量和動態(tài)測量兩部分實驗驗證。動態(tài)測量實驗進(jìn)行了每秒500次的測量,較好的實時反映了入射信號光的偏振態(tài)。
　　其次,基于Mie散射理論設(shè)計了

3、大氣散射對圓偏振光偏振影響的MonteCarlo仿真方法。闡明在仿真中利用H-G函數(shù)近似Mie散射相位函數(shù)的合理性。該仿真同時考慮了水分子、大氣氣溶膠及灰塵三種散射元的尺寸分布及濃度,使模型更加完善?；诖朔抡娣椒ǚ治隽水?dāng)入射信號光分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光時接收光斑不同區(qū)域處光子的偏振特性分布;討論了不同通信距離及通信距離和接收孔徑一定時接收平面偏離光斑中心位置遠(yuǎn)近對接收到的光子偏振的影響。
　　再次,基于大氣球泡模型設(shè)計

4、了大氣湍流對圓偏振光偏振影響的MonteCarlo仿真方法。并基于此方法討論了不同通信距離及不同大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)2nC對圓偏振光偏振特性的影響。并對入射光分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光兩種情況進(jìn)行了對比分析。
　　最后,進(jìn)行了地面點對點11.16km的長距離水平大氣鏈路退偏實驗。實驗進(jìn)行時大氣能見度在5km-10km,大氣折射率結(jié)構(gòu)參數(shù)2132/3Cn=1.825×10?m?。測量分析了接收光斑中心處及邊緣處偏振度及Stoke