采用光纖耦合及光放大接收的星地光通信系統(tǒng)及關鍵技術.pdf

1、隨著地面光纖通信的發(fā)展，特別是光放大器及波分復用技術的成熟，1550nm波段的空間激光通信在未來的高速衛(wèi)星通信中極具發(fā)展前景。在1550nm波段的空間激光通信中，空間激光到單模光纖的耦合及光放大接收是關鍵技術。本論文對采用光纖耦合及光放大接收的星地激光通信系統(tǒng)的一些關鍵技術進行了研究，包括空間激光到單模光纖的耦合、光放大接收星地激光通信系統(tǒng)信道衰落特性及抗衰落技術等內容。 空間激光到單模光纖的耦合是光放大接收空間激光通信的一個關

2、鍵技術。根據(jù)矩陣光學理論，建立了自由空間激光到單模光纖的耦合模型。分析了光纖定位誤差、光學系統(tǒng)像差、透鏡的材料色散、瞄準誤差、大氣湍流等多種因素對空間激光到單模光纖耦合的影響。通過模擬湍流波前，研究了湍流引起的耦合功率衰落特性，及自適應光學耦合系統(tǒng)的性能。采用光纖章動跟蹤方法，進行了空間激光到單模光纖耦合的實驗驗證。對采用自動角度跟蹤的耦合系統(tǒng)，提出一種采用高斯模板匹配的跟蹤算法，可降低強湍流下耦合功率的衰落深度。 分析了采用單

3、模光纖耦合及光放大接收的衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)中，發(fā)射機、接收機的瞄準誤差對通信系統(tǒng)性能的影響。同時考慮發(fā)射機、接收機的瞄準誤差，建立了前置光放大接收衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)鏈路的優(yōu)化模型，根據(jù)該模型可按平均誤碼率或突發(fā)誤碼率要求對通信系統(tǒng)天線參數(shù)進行優(yōu)化設計，給出了光學天線的最優(yōu)參數(shù)。 研究了星地下行激光通信中的抗衰落技術。對于多孔徑接收陣列，引入子接收孔徑之間的距離參數(shù)，提出對發(fā)射機的瞄準誤差具有抑制作用的分布式多孔徑陣列接收方案。分析了

4、分布式多孔徑光放大接收陣列的性能，并對其信號合并方式進行研究。當實際的發(fā)射機瞄準誤差大于最優(yōu)設計值時，通過將集中式陣列改為分布式陣列，可以大大降低發(fā)射機瞄準誤差引起的信號衰落。 采用數(shù)值模擬方法及光束漂移閃爍機理，對地面－衛(wèi)星上行連接的強度閃爍特性進行了研究。分析了湍流波前傾斜校正發(fā)射系統(tǒng)中由于超前瞄準引起的非等暈誤差的影響。對于多光束發(fā)射，由于不同發(fā)射孔徑處的湍流波前傾斜具有強相關性，因此各子發(fā)射光束之間由湍流波前傾斜引起的光