论文摘要
二十世纪下半叶，随着科技水平的提高尤其是激光器的出现，自由空间光通信这一新型通信方式迅猛发展。而且由于它的某些独特优势，如高的数据传输速率、极强的抗干扰能力以及对使用频率和带宽无限制等，各大通信厂商对其更加关注。可是在空间光通信中用于通信的光束在大气中传输，不免要受到大气湍流的影响，使光波发生畸变，影响通信系统的性能。近年来，自适应光学的原理和方法被引入这一领域以试图消除这一不良影响。本论文在无波前传感器自适应光学系统基础上，论述了解决这一问题的各种方法。首先介绍了激光在大气中的传输特性，并给出了光波相位的一种常用的展开形式——Zernike多项式，接下来分析了折射率恒定时，光波复振幅的传播规律。而后介绍了自适应光学系统的一般原理以及无波前传感器自适应光学系统和常用的算法，并重点研究了采用光强传输方程(TIE)恢复波前相位的各种方法。在前人工作基础上，分光强均匀和非均匀两种情况详细分析了以Zernike多项式解该方程的步骤。而后针对该方法中的关键点——光强梯度的测量，讨论了常用的两平面法测量光强梯度原理和实现光路。在总结近几年研究成果的基础上，提出了一种通过测量多平面光强来评估其一阶导数的新方法和利用单个面阵探测器进行多平面光强测量的光路，该方法同时考虑了高阶导数和测量噪声对结果的影响。模拟结果表明，它在实际系统中能达到很好的效果。