基于液晶空间光调制器的无线光通信阵列接收技术研究

论文摘要

无线光通信又称自由空间光通信,是一种无需光纤的通信技术,它以其高码率、高保密性、高宽带及抗干扰性好等有点将成为光通信发展的新方向。特别在解决光纤和局域网之间“最后一公里”接入问题上是一种经济合理的解决方案。随着计算机网络宽带化的发展,无线光通信系统又受到人们的重视。但是在无线光通信中,由于不可避免的涉及大气信道,必然会被大气对激光信号的吸收、散射效应所影响,除此之外,大气湍流还会使激光信号产生光斑闪烁、光束漂移等现象,严重影响无线光通信系统的稳定性和可靠性。大气信道中的大气粒子对传输的激光的散射和吸收效应所造成的光束扩散、衰减等影响,都是无线光通信需要克服的难点。为了减小这种影响,本文结合无线通信中的分集技术,提出采用阵列接收的方式来提高系统性能的做法,并结合光学接收系统中的综合孔径原理,深入分析了多孔径分集接收信号的特点,在此基础上,为了克服大气湍流造成的衰减,提出一种利用液晶空间光调制器的方法来通过改变光束相位达到信号增强的目的。本文首先介绍了大气激光通信系统及其特点,分析了国内外研究机构在大气激光通信方面的研究现状,然后针对无线光通信中大气信道特点做了讨论,深入分析了大气衰减和湍流效应对光束所造成的影响。为了克服这种影响,借鉴无线通信中分集接收的概念,探讨了各种分集方式的特点以及对功率增益的影响。引入了光学合成孔径理论,对不同数量的孔径接收方式作了分析,并在一定程度上以实验进行了验证。在对光束进行控制方面,介绍了自适应光学的基本概念,提出了基于液晶空间光调制器的阵列信号处理方案,详细分析了液晶作为空间光调制器对光束相位及振幅调制的理论模型,最后在利用液晶光调制器对光强控制的理论分析基础上,提出了处理阵列光束信号实验方案的设想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 空间光通信的发展现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 大气信道对大气激光传输的影响及其效应
• 2.1 大气信道描述
• 2.2 大气衰减
• 2.3 大气湍流效应
• 3 无线光通信中的分集技术和综合孔径成像技术
• 3.1 大气激光通信中的分集技术
• 3.2 合成孔径成像技术
• 3.3 实验模拟
• 4 基于液晶调制的光强控制系统
• 4.1 液晶空间光调制器
• 4.2 扭曲向列型液晶空间光调制器调制原理
• 4.3 基于液晶的光强自适应控制
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献