大气激光通信系统光束多维度优化技术

目录 前言 第1章 绪论 1 1.1 研究背景和意义 1 1.2 国内外研究现状 3 1.3 本书主要研究内容 7 第2章 激光在大气中传输的特性 9 2.1 激光在大气中传输的基本理论 9 2.1.1 大气湍流的形成 9 2.1.2 大气折射率结构常数 12 2.1.3 大气折射率起伏功率谱密度 14 2.1.4 光强闪烁 15 2.1.5 光斑漂移 17 2.2 激光在大气中传输的特性实验研究 17 2.2.1 实验设置 18 2.2.2 光强闪烁 21 2.2.3 到达角起伏 30 2.2.4 光斑漂移 38 2.3 本章小结 44 第3章 大气对激光通信系统性能的影响 45 3.1 大气对激光通信系统性能影响的基本理论 45 3.1.1 OOK调制误码率分析 45 3.1.2 中断概率 47 3.1.3 平均容量 48 3.2 大气对激光通信系统性能影响的实验研究 49 3.2.1 实验设置 49 3.2.2 大气激光通信系统误码率测试 51 3.3 本章小结 55 第4章 激光光束多维度特性调控 56 4.1 基于液晶的相位调制技术 56 4.1.1 液晶的电控双折射效应 57 4.1.2 液晶空间光调制器选取与使用 58 4.2 激光光束偏振态调制 59 4.2.1 光波偏振态 59 4.2.2 光波偏振度 62 4.2.3 基于液晶空间光调制器的光偏振态调控 62 4.2.4 激光偏振态调控实验与结果分析 64 4.3 激光光束相干度调控 67 4.3.1 光波相干特性 67 4.3.2 光束相干特性调控原理 68 4.3.3 光束相干特性调控实验与结果分析 69 4.4 激光光束相位特性调控 72 4.4.1 涡旋光束 72 4.4.2 基于液晶的涡旋光束产生原理 72 4.4.3 涡旋光束生成实验 73 4.5 激光光束多维度复合调控及整形发射技术 75 4.5.1 束散角与相干度同时调控的基本原理 75 4.5.2 相干度与束散角调制实验与结果分析 78 4.6 多参数高精度可控激光光源 82 4.7 本章小结 83 第5章 大气湍流模拟装置性能分析 85 5.1 大气湍流模拟装置原理及组成 85 5.2 湍流模拟装置信道参数标定 86 5.3 湍流模拟装置模拟稳定性实验研究 91 5.3.1 波长稳定性 91 5.3.2 区域稳定性 92 5.3.3 频谱稳定型 94 5.4 湍流模拟装置模拟等效性实验研究 95 5.4.1 实验设置及基本原理 95 5.4.2 频谱对比 97 5.4.3 概率密度对比 99 5.5 本章小结 101 第6章 不同初始特性激光光束受大气湍流影响的研究 103 6.1 不同相干度激光光束受大气湍流影响的情况研究 103 6.1.1 部分相干光束在大气湍流中的传输理论 103 6.1.2 部分相干光束在大气湍流中传输的实验研究 1056.2 不同偏振态激光光束受大气湍流影响的情况研究 108 6.2.1 不同偏振态光束在大气湍流中的传输理论 108 6.2.2 不同偏振态光束在大气湍流中传输的实验研究 112 6.3 不同拓扑电荷数涡旋光束受大气湍流影响的情况研究 115 6.3.1 不同拓扑电荷数涡旋光束在大气湍流中的传输理论 115 6.3.2 不同拓扑电荷数涡旋光束在大气湍流中传输的实验研究 117 6.4 本章小结 120 第7章 光束优化的激光通信系统大气信道性能实验研究 122 7.1 实验系统及方案 122 7.1.1 实验链路 122 7.1.2 实验系统 123 7.1.3 实验方案 125 7.2 实验结果与分析 126 7.3 本章小结 128 第8章 总结和展望 129 参考文献 134 彩图