光束特性对声光偏转效应相干光探测效率影响研究

摘要

基于声光偏转效应的相干光探测系统,具有高速并行处理能力、截获率高、实时性好、抗干扰强、灵敏度高、带宽大、全息探测等优点,在弱信号环境下具有极高灵敏度,可应用于接收信号带宽内的噪声抑制处理,作为一种新型的光学信号处理手段,在电子战中具有广阔的发展前景。依据声光偏转原理,信号光位置会随着射频信号在一定范围内动态变化,破坏了两束光重叠性和准直性,使混频效果受到一定程度影响。针对所研究的声光偏转系统,提出一种混频光路结构改进方案,通过建模仿真对光强分布与准直关系进行模拟,从数学理论研究参与混频两光束的匹配特性,分析不同光束特性的准直性、平移性对相干光探测效率的影响,为实验测试提供参考依据。运用光斑重叠效率模型,从理论分析与实验测试对矩形本振光和高斯信号光混频机制以及高斯本振光和高斯信号光混频机制下的声光效应相干光探测性能进行了比较,给出实现光学匹配的条件和数值关系,使系统更具实用价值。　　本文主要研究光束特性对相干光探测效率的影响,同时针对光斑重叠效率模型进行理论分析和实验验证。在理论分析方面主要有:(1)基于传统的外差混频模型,描述相干光探测原理和光束结构,主要从光束的振幅分布、光轴平移、空间角失配三个方面对探测效率的影响进行了仿真分析;(2)对声光偏转效应进行介绍和分析,并对声光偏转中光束特性的变化进行了研究;(3)建立光斑重叠效率模型,主要从光斑重叠能量与光电转换效率的关系进行了仿真分析。　　搭建了系统测试平台,对光斑重叠效率模型进行了实验验证,实验结果表明,重叠光斑对相干探测效率起主要贡献,而无重叠部分表现为噪声;采用光强分布均匀的光束,有利于光束的对准;重叠光斑效率模型可以有效地分析系统的探测效率。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景与意义

§1.2 光通信的发展历程

§1.3 相干光探测应用技术

§1.4 声光偏转环境下相干探测技术应用

§1.5 论文的研究内容与创新点

第二章 相干光探测理论基础

§2.1 相干光探测组成原理

§2.2 相干光探测关键技术与噪声分析

§2.3 外差混频效率仿真分析

§2.4 本章小结

第三章 声光偏转环境下的相干光探测分析

§3.1 系统组成

§3.2 声光偏转效应

§3.3 光束特性的影响分析

§3.4 本章小结

第四章 光束光强分布与特性仿真

§4.1 高斯光束与平顶光束光强分布

§4.2 光斑重叠效率模型建立与分析

§4.3 模型特点分析

§4.4 本章小结

第五章 光斑重叠效率仿真界面设计与应用

§5.1 MATLAB GUI设计简介

§5.2 界面的功能设计

§5.3 操作实例

§5.4 本章小结

第六章 声光偏转效应的相干光探测系统设计与实验

§6.1 光路结构设计

§6.2 系统实验

§6.3 实验测试与结果分析

§6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果