大视场“猫眼”结构光学逆向调制器研究

论文摘要

随着光电技术的迅速发展,无线光通信技术也得到迅猛的发展,近年来逆向调制光通信技术作为一种新型的无线光通信技术,以其方向性强、反应速度快,结构简单,视场角大的优点被各国重视并进行广泛研究,光学逆向调制器是逆向调制无线光通信技术的关键所在,由于“猫眼”结构光学逆向调制器对调制器件的尺寸要求相对较小且视场角较大,因此成为近期研究的热点,本文正是针对这种光学逆向调制器展开了研究。首先阐述了“猫眼”结构光学逆向调制器的工作原理,提出两种“猫眼”结构光学逆向调制器,并分析这两种光学结构的可行性。其次对分离式“猫眼”结构光学逆向调制器进行深入研究,通过对激光照射“猫眼”目标回波功率的分析,发现“猫眼”系统在前向离焦和后向离焦中其回波功率与离焦量的关系有较大的不同,通过用MATLAB软件进行仿真,证实在前向离焦中回波功率在反射面靠近焦点区域变化非常小,然后随离焦量继续增大而减小;在后向离焦中,回波功率随离焦量的增大而减小;前向离焦和后向离焦中都存在一段区域,离焦量与回波功率成一条很好的曲线关系;这使得利用这种现象,进行激光通信成为可能。然后设计大视场“猫眼”结构光学逆反器,利用光学设计软件进行结构优化和分析评价,选取合适的红外光学材料,采用四片国产球面光学玻璃和一个反射曲面设计出视场角为20度的光学逆反器。最后根据实验室条件构建一个初步的实验系统来验证“猫眼”结构光学逆向调制器在不同角度下的回波情况,证实了前后离焦情况下回波功率的不同变化,在入射角为3度时当反射面由后到前的移动过程中,示波器所显示的回波信号的峰峰值先是不断缓慢增大接着保持最大值不变后迅速下降;接着进行了短距离的音频传输实验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题选题的意义
• 1.3 光学逆向调制器发展动态及其发展趋势
• 1.3.1 逆向调制光通信系统组成
• 1.3.2 光学逆向调制器分类及关键技术
• 1.3.3 光学逆向调制器发展趋势
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 “猫眼”结构光学逆向调制器的原理及应用
• 2.1 “猫眼”效应的原理及模型
• 2.1.1 “猫眼”效应的理论分析
• 2.1.1.1 傅立叶光学变换法
• 2.1.1.2 矩阵光学法
• 2.2 “猫眼”效应在光通信中的应用
• 2.2.1 液晶调制“猫眼”结构光学逆向调制器
• 2.2.2 分离式“猫眼”结构光学逆向调制器
• 2.3 作用距离分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 “猫眼”结构目标的回波及应用分析
• 3.1 激光照射“猫眼”结构目标的回波分析
• 3.1.1 几何光学法
• 3.1.2 傅立叶光学法
• 3.1.3 矩阵光学法
• 3.1.3.1 斜入射前向离焦
• 3.1.3.2 斜入射后向离焦
• 3.2 “猫眼”结构光学逆向反射器光通信应用分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 大视场“猫眼”结构光学逆向调制器设计
• 4.1 计算机辅助光学设计
• 4.1.1 常用的光学设计软件介绍
• 4.1.2 光学设计软件自动设计
• 4.2 红外光学材料与光学薄膜
• 4.2.1 红外光学材料的选择
• 4.2.2 光学增透膜的选择
• 4.3.3 光学增反膜的选择
• 4.3 利用光学设计软件进行光学系统设计
• 4.3.1 主要技术指标
• 4.3.2 结构的确定及优化
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验系统
• 5.1 实验系统的构建
• 5.2 实验数据处理
• 5.3 音频传输实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要工作及结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间取得的研究成果