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光学系统波前畸变对光束远场分布的影响研究

伍莉萍  
【摘要】:卫星光通信的突出优势使它成为有效的卫星高速通信手段,近年更是成为各国积极参与研究的领域。卫星光通信是用光波作为信息载体,以自由空间作为信道,通过对光信号的发射和接收来实现通信目的。卫星光通信系统以接收到足够的光信号强度为基本要求,极远的通信链路距离要求通信终端必须对光束具有高精度控制能力和快速捕获能力,因此对光束质量的要求很高。 在卫星光通信中,由于受光学元件的制作工艺限制和太空环境的影响,光学天线将存在误差,使光束在通过光学天线时,其波前将受到光学天线影响,从而引起波前畸变。畸变光束经过远距离的传输将对接面上的光场分布造成影响,从而影响整个通信过程。因此,研究光学天线引起的波前畸变对光束质量的影响对改善卫星光通信性能有重要的意义。 本文主要进行了以下研究内容:基于现有的波前畸变理论描述模型,针对透射式天线和反射式天线,建立了整体畸变与局部畸变共存作用对光束远场分布影响的理论模型;利用所建立的理论模型,分别分析了整体畸变与局部波前畸变共存作用对远场光束峰值位置及峰值光强的影响;利用液晶空间光调制器与卡塞格伦式天线组成等效光学天线,利用等效光学天线对光束进行相位调制,模拟波前畸变,从而对倾斜、局部畸变宽度以及局部畸变位置对光束远场峰值位置的影响进行了实验研究。本文研究将对卫星光通信系统的设计和发展提供指导。


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