基于光強(qiáng)傳感的相位恢復(fù)方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、自由空間光通信（freespace optical communication，F(xiàn)SO），由于光束能量密度高、指向性好、具有很高的保密性，與微波通信具有很強(qiáng)互補(bǔ)性得到廣泛重視并進(jìn)入實(shí)用化階段，但是，湍流大氣對(duì)激光傳輸特性的影響限制了FSO系統(tǒng)性能的提高。近些年，基于對(duì)大氣湍流特性實(shí)時(shí)探測(cè)和光學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)光學(xué)得到快速發(fā)展及天文、激光光束整形的領(lǐng)域成功應(yīng)用。在大氣激光通信系統(tǒng)中引入自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)（adaptive optics，AO）

2、可有效抑制大氣湍流影響，降低誤碼率提高通信性能。傳統(tǒng) AO方法是基于哈特曼波前進(jìn)行傳感，成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，其應(yīng)用受到局限，有必要探索無(wú)波前的實(shí)用型 AO方法擴(kuò)大基于自適應(yīng)光學(xué)的 FSO應(yīng)用場(chǎng)合。由于FSO系統(tǒng)中用于APT（acquisition pointing and tacking，APT）的信標(biāo)光中包含大氣湍流信息，研究基于信標(biāo)光強(qiáng)度分布的相位恢復(fù)方法，對(duì)于無(wú)波前探測(cè)的自適應(yīng)光學(xué)在FSO中的應(yīng)用具有理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　

3、論文首先開(kāi)展基于光強(qiáng)分布相位恢復(fù)算法的研究，光強(qiáng)分布迭代法（classical Gerchberg-Saxton algorithm-transport of intensity equation，GS-PTIE）是波前畸變相位恢復(fù)的有效方法。采用相位屏法模擬湍流中激光傳輸特性，并與 GS-PTIE算法結(jié)合，系統(tǒng)地分析兩個(gè)迭代面和三個(gè)迭代面時(shí)，在弱湍流、中湍流、強(qiáng)湍流下的相位恢復(fù)效果。結(jié)果表明，在弱湍流、中湍流、強(qiáng)湍流下使用三個(gè)迭代面G

4、S-PTIE算法相位恢復(fù)殘差分別為-0.03~0.06rad、-0.1~0.1rad、-1.16~0.85rad，恢復(fù)效果優(yōu)于兩個(gè)迭代面算法。論文模擬仿真相位補(bǔ)償之后，遠(yuǎn)場(chǎng)的光強(qiáng)分布，以及接收機(jī)探測(cè)器上的桶中功率（power-in-bucket，PIB）對(duì)相位補(bǔ)償效果進(jìn)行衡量評(píng)估，結(jié)果表明在不同湍流情況下，相位補(bǔ)償之后接收端的PIB相較于補(bǔ)償之前明顯增大。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，搭建兩個(gè)迭代面相位恢復(fù)方法的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)空間濾波器后的球面光波場(chǎng)，