大气湍流闪烁效应对激光通信系统影响及补偿技术研究

摘要

本文研究了大气光学特性，包括大气吸收效应，大气散射效应和大气湍流效应，以及它们对激光通信系统产生的影响。在此基础上，进行了理论与仿真的研究，建立了大气传输的湍流数学模型和仿真模型，深入分析了大气湍流闪烁效应引起的光强起伏对时域、频域和误码率的影响，并阐述了光强起伏统计特性。同时分析了大气湍流散斑效应对激光通信APT分系统的影响，其影响包括光束漂移，源像抖动，相位畸变。在理论分析的基础上，提出了大口径接收、多口径发射、自适应光学技术，以及一些被动补偿技术方法，来抑制大气信道受到的影响。通过激光大气传输试验，测量了大气折射率结构常数，得到大气折射率系数在一天中较小的时间区域是清晨和傍晚的结论；验证了大口径接收对大气激光通信的影响，通过增加接收光学孔径可减小光功率波动；对于CCD探测器接收，增加积分时间可减小大气湍流引起的光功率波动。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2自由空间光通信的特点

1.3国内外空间光通信的现状

1.4空间光通信的发展趋势

1.5大气激光通信的发展现状

1.6论文研究内容

第二章 典型激光通信系统分析

2.1激光通信系统主要系统构成和工作原理

2.2大气对激光通信系统的影响

第三章 大气光学特性分析

3.1大气吸收效应

3.2大气散射效应

3.3大气湍流效应

第四章 大气湍流闪烁效应对激光通信接收的影响

4.1大气湍流闪烁引起的光强起伏效应分析

4.2大气湍流闪烁引起的光强起伏谱分析

4.3大气湍流闪烁引起的光强起伏统计特征分析

4.4大气湍流闪烁对误码率的影响

4.5大气湍流闪烁仿真结果分析

第五章 大气湍流散斑效应对激光通信APT分系统的影响

5.1大气湍流光束漂移效应

5.2大气湍流引起源像抖动效应

5.3大气湍流引起相位畸变效应

5.4大气湍流散斑效应仿真结果分析

第六章 大气激光通信系统补偿技术研究

6.1被动补偿技术研究(时间、季节、环境、天气调节)

6.2大口径或多口径接收补偿技术抑制湍流闪烁影响

6.3多口径发射补偿技术抑制湍流闪烁影响

6.4自适应光学技术

第七章 激光大气传输实验系统和实验结果

7.1实验系统组成描述

7.2试验内容

第八章 总结

致 谢

参考文献