新型同轴多光学旋涡自由空间光通信系统研究

摘要

光学旋涡自由空间光通信是近年来研究的一个热点。它与传统的微波通信相比具有抗电磁干扰能力，与强度探测光通信相比有高保密性和高带宽潜力的优点。在一些特殊领域如军事领域具有巨大应用优势和潜力。利用光学旋涡建立实用且可靠的自由空间光通信系统，对通信技术的发展有重大意义。本文主要对新型同轴光学旋涡自由光通信系统进行研究。并对实验结果及通信系统的传输特性进行了深入讨论。
　　 首先介绍了光学旋涡的发现、发展及应用历史，然后系统总结了与自由空间光通信有关的光学旋涡产生，检测的方法，并重点比较了各种光学旋涡检测方法的优缺点，针对多光学旋涡的自由空间光通信，提出用达曼型检测光栅对光学旋涡进行并行检测的方法。
　　 接着，系统总结了各种光栅制作方法，提出用掩膜光刻的方法制作二元相位达曼光栅的方法，并详细介绍了达曼光栅制作过程。
　　 接下来，系统研究比较了光学旋涡同轴叠加的两种方法，重点提出并建立了新型同心环叠加光束自由光通信系统。系统以同心环多光学旋涡同轴传输，以达曼光栅并行检测多个光学旋涡，并以此建立了信息的编解码程序，搭建了通信系统，实现了信息的实时传输。并成功的以图像为例对通信效果进行了验证。
　　 最后，对实验结果和通信的安全性等问题做了深入讨论。
　　 这种新型多光学旋涡自由空间光通信系统已经可以实现高进制的编解码信息传输。下一步工作将围绕设备工程化，大气湍流影响，多通道复用技术，通信算法优化等方面展开。一旦这些方面能够取得突破，将使自由空间光通信技术获得飞跃发展，在航天航空、军事保密通信等方面具有巨大应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 什么是光学旋涡

第二节 光学旋涡研究、应用历史和用于光通信的研究现状

1.2.1 光学旋涡研究、应用历史

1.2.2 光学旋涡用作光通信的研究现状

第三节 光学旋涡的产生方法

1.3.1 基本理论与原理

1.3.2 光学旋涡产生的几种方法

第四节 本文主要研究内容

第二章 达曼型光栅用于多光学旋涡的检测研究

第一节 光学旋涡检测的两类方法

2.1.1 光学旋涡的干涉法检测

2.1.2 光学旋涡的相位匹配法检测

2.1.3 比较与总结

第二节 达曼型检测光栅检测机理

2.2.1 什么是达曼光栅

2.2.2 达曼型检测光栅

第三节 达曼型光学旋涡检测光栅的制作研究

2.3.1 衍射光栅制作方法简介

2.3.2 达曼型检测光栅的制作

第四节 达曼光栅的检测结果

第五节 本章小结

第三章 同轴叠加光学旋涡在自由空间光通信的应用研究

第一节 旁瓣增强光学旋涡应用于自由空间光通信

3.1.1 旁瓣增强光学旋涡及产生方法

3.1.2 分布式旁瓣增强主环-旁瓣结构

3.1.3 旁瓣增强主环-旁瓣结构自由空间通信系统

3.1.4 同轴叠加光学旋涡自由空间光通信的引入

第二节 同轴叠加光学旋涡的产生方法研究

3.2.1 优化算法产生多光学旋涡同轴叠加

3.2.2 同心环多光学旋涡同轴叠加

第三节 同心环光学旋涡通信系统研究

3.3.1 同心环光学旋涡信息编码

3.3.2 达曼型检测光栅及解码原理

3.3.3 同心环光学旋涡自由空间通信系统

3.3.4 结果及讨论

第四节 本章小结

第四章 总结与展望

第一节 本文的主要工作及意义

第二节 拟进一步开展的工作

参考文献

致谢

个人简历