无线光通信中的大气湍流效应及其解决方法

根据高斯波束在湍流大气中传输时,湍流大气对高斯光束的幅度和相位产生的影响推导了高斯波束的对数幅度起伏和相位起伏公式,并对产生的几个重要的湍流效应闪烁、光束漂移、光束扩展和到达角的起伏进行了理论分析,最后提出了一种解决大气湍流效应的比较前沿的方法就是广泛应用于光学领域的自适应光学.     

大气激光传输光束扩展的研究

由Rytov近似方法由平均强度导出了适用于弱湍流中的长期波束扩展,并和Fante所给的扩展进行数值对比,具有较好的一致性。分析了影响光束扩展效应的各种因素,结果表明：长期光束扩展与湍流强度、光束束腰半径、光束波长有一定的关系。     

涡旋光束、高斯光束在大气湍流中的传播与散射特征及其在无线激光通信中的应用研究

涡旋光束在湍流大气中的传播特征受到了众多学者的关注,已显现出十分良好的应用前景.另一方面,越来越多的研究人员开展复杂系统和随机介质波束散射特征研究,利用高斯波束在随机介质中的传播与散射特征,推动了相应的技术在工业、民用等领域中的应用. 西安理工大学光电工程技术研究中心柯熙政教授科研团队长期从事无线激光通信中的光信道特性、信道编码、调制技术、信号处理以及随机介质中光波的传播与散射特征等研究,在自由空间光通信中的关键技术及系统设计和开发能力等方面具有很强的科研实力,拥有多项具有自主知识产权的研发成果,掌握了无线激光通信设备核心技术.特别是从涡旋光束、高斯光束在大气湍流介质中的传播与散射特征的基础理论出发,深入研究了具有轨道角动量的涡旋光场在大气湍流随机介质中的传播及对光束轨道角动量态的影响,建立了轨道角动量涡旋光场在大气湍流中的理论传播模型,开展了大气湍流环境下高斯波束与目标、粒子的散射特征研究.     

非相干源对光通信系统性能的影响

文章利用光束在湍流大气中传输的闪烁理论,在仅考虑由大气湍流引起的信噪比的条件下,详细研究了非相干源对湍流大气中的光通信系统误码率的影响。通过数值计算得到了在相对相移键控（DPSK）调制方式下系统误码率随传输距离的变化关系。结果表明：利用非相干平顶高斯光,可以有效地减小其闪烁指数,随着N的增大,闪烁指数减小,误码率降低。因此,在DPSK调制下,采用阶数N较高的非相干平顶高斯光作信源能有效地降低大气湍流对系统误码率的影响,可有效地改善激光通信系统性能。     

大气激光通信的双向光束均匀传输

激光光束在大气介质中传播易受到大气湍流的影响和干扰,数据传输局部不均匀、系统效率降低。提出基于惠更斯理论和LMS自适应算法的双向光束均匀传输算法研究,通过分析影响光束均匀传输的各项因素及其最佳指标组合,构建了一种高速光波信号传输模型;基于LMS自适应算法改善光波传输的收敛性能、稳态特性及数据传输不均匀的现象。仿真实验结果表明,提出算法能够有效改善传统光束均匀算法复杂、对局部数据拥塞改善效果不明显的缺点,提升双向激光通信的效率。     

激光传输受大气影响的仿真研究

针对激光在大气传播过程中发生的复杂的能量变化和光场分布问题,结合激光雷达探测原理、瑞利衍射、大气衰减、大气辐射的噪声等理论,建立了激光光束在大气中传输时的光场分布、能量衰减和背景噪声的数值模型,有效地描述了激光在大气中的传播特点,就不同要素对激光传输产生的不同影响做了分析,较为全面地还原了激光光束的线性传播过程。     

激光广播式通信中光束能量均匀化的实用研究

在激光水下通信中,点对点通信在实际应用上存在实时定位困难、易受环境（水体、湍流）干扰等问题,因此本论文提出使用将激光光束进行扩束来实现广播式通信,并进一步提出将激光器发出的高斯光束在广播通信范围内实现能量分布均匀化的方法.     

对大气激光通信性能影响因素的研究

对大气激光通信过程中的各主要环节进行了介绍,同时,对这些环节中可能对通信性能造成影响的因素进行了分析,并且讨论了在大气激光通信系统建立时,怎样减小通信过程中的干扰和影响,从而达到更满意的通信质量。     

斜程湍流大气中激光波束传输的相干时间

本文基于局部均匀,平稳增量的冻结场理论,从随高度变化的大气结构常数模型出发,从大气湍流的空间谱得到时间谱,推导出斜程湍流大气中激光波束传输的相干时间解析解.     

大气湍流结构常数测试及孔径平滑效应的实验研究

本文开展一个通信链路为893m的外部实验,分析了不同接收孔径,不同时间、季节、雨雪天气下的光强闪烁指数,论证了大气湍流对光斑的影响程度。随着孔径的增大,本文绘制了不同季节时的大气湍流结构常数日变化曲线,发现在早晚两个时段的湍流相对较弱,分析了孔径平滑效应对大气湍流的有效抑制。     

大气激光通信的关键技术及其军事应用探讨

现代战争中,能否获得信息、能否成功阻止对方获得己方机密信息,已经成为决定战争胜负的关键因素。通信技术的每一次改革与创新都推动了战场通信的变革。大气激光通信技术兼具微波通信和光纤通信的优点,其灵活的通信方式必将在未来战场通信中扮演重要角色。本文在前人研究的基础上,就大气信道激光通信的特点和关键技术进行了分析并对其军事应用进行了探讨。     

激光通信系统关键技术研究

阐述了空间相干激光通信系统中的部分关键技术,对相干检测技术在空间激光通信应用中特殊性-多普勒频移、跟踪误差、天空背景光、偏阵态、大气湍流对相干检测效率的影响进行重点研究,最后对空间相干激光通信的可行性和应用前景进行分析。     

大气信道对蓝绿激光传输影响的分析

文章分析了大气衰减、大气湍流及大气折射对蓝绿激光的影响,在大气折射率球面分层模型基础上,提出了折射率均匀分层的球面模型,仿真分析了大气折射对蓝绿激光的影响,根据大气光路方程得到了蓝绿激光在大气信道传输特性。     

矩形光束通过激光发射系统的传输仿真

利用Zemax的物理光学传播功能,模拟了10.6m矩形光束及其通过某激光发射系统的传输过程,分析了该矩形光束通过发射系统的扩束比、发散角及能量变化情况,并与理想情况下的高斯光束传输情况进行了比对。结果表明这种仿真方法比较简便易行,设计的发射光学系统可以达到使用要求。     

大气折射对蓝绿激光传输影响的分析

激光在大气信道中传输时,由于大气信道是非均匀介质,它必然会对光束产生折射,从而引起光束漂移。文章建立大气折射率球面分层模型,由大气光路方程得到蓝绿激光在大气信道传输特性。     

基于大气湍流光学传递函数的图像复原

本文讨论了大气湍流的光学传递函数,基于大气湍流中图像降质的先验知识,对湍流模糊图像逆滤波复原和维纳滤波复原进行了仿真实验。     

矩形光束通过激光发射系统的传输仿真

利用Zemax的物理光学传播功能,模拟了10．6um矩形光束及其通过某激光发射系统的传输过程,分析了该矩形光束通过发射系统的扩柬比、发散角及能量变化情况,并与理想情况下的高斯光束传输情况进行了比对。结果表明这种仿真方法比较简便易行,设计的发射光学系统可以达到使用要求。     

深山旅游失踪者计算机视觉远程定位方法研究

在深山旅游探险中由于地理状况复杂,灌木密集,浓雾迷绕,对深山旅游失踪人群进行准确定位困难较大。传统方法中使用远程遥感技术对失踪者进行定位,在深山浓雾笼罩等恶劣天气下,定位效果较差。提出一种基于大气激光通信的远程遥感计算机视觉定位方法,利用空地大气激光通信特征,使用小波边缘检测算法对遥感视觉图像进行特征提取,实现对深山旅游失踪者的定位标记。仿真实验表明,采用该方法进行深山人体目标定位,能有效提取人体目标遥感视觉特征,定位准确,为深山搜索救援提供了很好的理论基础。     

美科学家发现制造激光新方法

美国普林斯顿大学的一个研究小组不久前发现了一种用普通电子材料发射激光光束的全新方法。这一发现可能帮助科学家制造出效果更大、温度更高的激光,开辟激光在环境检测和医疗诊断方面的新用途。     

基于双波长光纤激光传感器的窄带宽远程通信系统设计

提出运用基于偏振外差双波长光纤激光传感器的窄带宽远程通信系统。阐述光纤传感光波理论与光波频谱性质,根据光纤激光传感器工作前提条件,获知该条件可以影响激光信号光束输出质量及纵模特性,通过缩短光纤激光器谐振腔长度及高反射率光栅可得到单纵模性质的输出激光光束,并结合紫外光写制技术初步完成双光波光纤激光传感器通信系统传感元件设计。在窄带宽环境下以TCP网络协议为基础,利用RT-Thread嵌入式实时操作系统,按名称访问设备管理方式,运用应用程序通过设备对象提供的标准接口获取访问底层设备数据,结合Lw IP协议栈使传感器数据进入到缓存区域中,实现远程通信系统设计。实验证明运用系统能够有效提升通信传输敏感度。