针对大气湍流中激光通信耦合效率的优化设计

摘要

对于在大气湍流条件下的空间激光通信而言,为了提高其与光纤传输系统的耦合效率,优化设计了系统的光学耦合结构。在分析了湍流对耦合效率影响的基础上,给出了湍流条件下的耦合效率函数。对影响耦合效率的两个主要参数进行了仿真分析,得到了耦合效率在不同D/f和D/r0条件下的函数分布。针对仿真分析结果设计了调焦系统与锥形光纤端面结构,并给出了优化后的等效数值孔径表达式。实验对1550nm激光在2.0km远距离上的耦合效率进行了测试,结果显示,焦距在80mm至240mm范围内变化过程中,耦合效率存在明显的最优位置,同时,采用锥形光纤端面的耦合效率比传统光纤端面效果更好,验证了系统的可行性。