湍流大氣對光子捕獲影響及動態(tài)偏振補償研究.pdf

1、星地光通信技術(shù)是未來通信領(lǐng)域的一個關(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。對于星地光通信所具有的潛力和優(yōu)勢，許多國家已經(jīng)達成了共識，并且加大了對星地光通信技術(shù)的研究力度。當信息傳輸信道為湍流隨機介質(zhì)時，通信質(zhì)量將會受到不可避免的影響，因此必須對其影響進行克服和補償。
　　 本文首先介紹了湍流大氣光傳播學的理論基礎知識，其中包括了湍流的形成原因、湍流隨機介質(zhì)的統(tǒng)計特性、湍流隨機介質(zhì)中光傳播

2、學的常用解析方法和數(shù)值模擬，以及幾種大氣湍流效應。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)，利用擴展惠更斯-菲涅爾原理，建立了湍流隨機介質(zhì)影響下的高斯光束光子捕獲模型。在此基礎上推導出軸向捕獲概率分布解析式。考慮了不同湍流強度、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)果進行數(shù)值求解。另外，本文設計了一套動態(tài)偏振補償實驗系統(tǒng)，進行了動態(tài)偏振補償實驗。文中介紹了各個組成模塊的詳細功能和具體的實驗操作步驟，最后對實驗成果進行了分析和討論。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度、光波波長以及發(fā)射終端孔徑的關(guān)系;發(fā)現(xiàn)了遠場條件下捕獲概率達到最后一個峰值后會平穩(wěn)下滑，并分析了影響下滑速度與最后一個峰值捕獲概率出現(xiàn)時間的相關(guān)因素。在動態(tài)偏振補償實驗