星地激光通信链路光束到达角起伏及光强闪烁分析

摘要

星地激光通信技术已经成为目前空间激光通信研究的热点，在欧洲、美国和日本已经成功地进行了卫星搭载激光通信设备建立星地激光通信链路的实验，但是由于激光在星地链路的传播过程中要穿越大气层，大气中局部温度，压力的随机变化使得接收平面上的光场分布不均匀，从而产生到达角起伏，大气闪烁等现象，对通信质量产生了严重的影响。因此，激光在大气湍流中传播时的到达角起伏和大气闪烁成为人们普遍关注的问题。目前很多国内外学者在该领域投入了大量的精力，取得了一定的研究成果。 到达角起伏和大气闪烁是在研究大气湍流对激光传输影响中的两个重要效应。本文在总结了国内外各种报道的大气湍流模型的基础上，根据星地激光通信的具体条件，对孔径接收条件下的到达角起伏和大气闪烁进行了分析。 根据星地激光通信的实际状况，对接收孔径的归一化到达角起伏频谱进行了讨论。根据实测大气湍流外尺度较小的情况，针对孔径接收条件下，利用云南昆明地区的实际大气折射率结构常数，对星地下行链路的闪烁频谱进行了分析，印证了采用大孔径接收方案对平滑接收面光强起伏的有效性。 地面站选址是星地激光通信链路能否正常、可靠、稳定运行的重要影响因素之一。本文采用理论结合数值分析研究的方法，结合云南丽江地区地理及大气状况条件，针对星地激光通信链路云南丽江地区地面站设址的大气衰减效应及部分大气湍流效应进行了分析，分析的结果说明了云南丽江地区是国内非常适宜设置星地激光通信链路地面站的地区。 本文对星地激光通信中大气湍流效应的研究有一定的借鉴作用。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章大气湍流理论

第三章激光大气传播基础理论

第四章到达角起伏和大气闪烁对激光传输影响及其对策

第五章大气效应对星地激光通信链路丽江地面站设址的影响

第六章结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果