卫星相干光通信跟瞄误差对链路性能的影响

以星间相干激光通信链路的接收机相干效率为研究对象,分析了动态跟瞄误差对相干效率的影响,将相干效率引入到星间相干激光通信链路方程,推导了跟瞄误差波前失配条件下的相干光通信链路的误码率概率表达式,对卫星激光通信链路中跟瞄对准误差导致的相干效率下降、链路误码性能劣化情况进行了仿真计算。结果表明,由于跟瞄对准误差波前失配的影响,相干激光通信接收终端具有一个优化的接收孔径,在本仿真条件下,LEO-GEO星间链路动态跟瞄误差为0.5μrad时,优化接收孔径为0.5 m,链路可获得最佳误码性能。     

光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响

外差效率是影响相干光通信的重要因素,研究中入射光为艾里斑分布,以高斯光为本振光为基础建立了外差效率模型,研究了高斯光束腰半径变化对外差效率的影响,并进行了仿真。结果表明,探测器半径和束腰半径的比值是1.53,且束腰半径和系数F的比值是0.8时,可以实现约为83.3%的最佳外差效率。光束腰半径的变化对外差效率的影响较大,随着本振高斯光束腰半径的继续增大,外差效率迅速降低,即系统性能严重下降。该研究对相干光通信技术中外差效率的研究具有重要的指导意义。     

半导体激光器的光学准直

对半导体激光器进行光学准直是空间光通信系统必须进行的重要工作。文中简述了准直通常使用的方法,测试了使用单透镜对一种35 mW半导体激光器的准直结果,准直效率约为60%,准直后的发射角为0.4~0.75 mrad。     

深空激光通信的研究现状及关键技术

空间光通信因其体积小、质量轻、数据率高,已经得到世界各国的普遍重视,尤其是近地卫星光通信系统的在轨实验的成功,使人们建立起用激光进行深空通信的信心,本文以国外两个典型的深空激光通信系统为依据,深入分析了深空激光通信系统的特点,提出了制约深空激光通信系统的关键技术,给出了未来深空激光通信技术的研究方向,为我国开展深空激光通信的研究提供参考。     

光学前端平衡失配下的卫星相干接收性能

该文主要讨论卫星相干光通信中光接收前端的平衡接收支路上功率和传输时间失配对相干接收性能的影响,并通过参数优化进行改善。与数据接收支路具有的大接收带宽不同,光锁相环路的低通窄带特性,使其仅受功率失配的影响。通过优化激光器线宽、锁相环路的带宽和本振功率将灵敏度恶化最小化。为使失配带来的附加灵敏度下降小于5.5 dB,即保证接收机具有优于-40 dBm的接收灵敏度,此时设计的接收前端的功率失配小于0.5 dB,传输时间失配小于3 ps,为高灵敏度接收前端的设计和链路裕量计算提供参考。     

空间光通信ATP技术及其进展

对自由空间激光通信光束自动捕获、跟踪、瞄准(ATP)系统的结构与系统主要技术指标进行了分析和讨论。通过对其中典型系统的介绍,进一步描述了ATP技术的最新进展,论证了空间激光通信的可行性。     

光通信中激光发散小角度远场焦斑测量法

根据激光发散角经准直后的微小角度的测量理论,提出了采用远场焦斑和CCD进行快速准确的测量方法,最后实际测出了激光准直后的远场发散角。实验证明:采用该方法可以达到空间光通信的激光发散小角度微弧度量级的要求,并且所带来的误差小于国际标准组织规定的最大值。     

空间光通信对抗中通信光探测器的同步干扰特性研究

针对空间激光通信日益成熟,未来应用越来越广的趋势,提出了空间激光通信光电探测器干扰特性研究。首先分析光通信用光电探测器干扰特性,从比特干扰、时钟提取干扰两种方式分析光电探测器的受干扰特性并进行了仿真,在实验室搭建实验系统并对光电探测器干扰进行了实验测试,结果表明对光通信接收光电探测器进行干扰的效果与干扰源的频率和功率等参数有关。     

大气信道无线激光通信系统设计方法研究

大气信道是制约无线激光通信链路性能提高的一个重要约束条件。为了提升通信系统性能,使其能适应远距离、高速率、低误码率的传输需求,在进行系统级设计时根据大气信道激光传输特性进行总体设计与分析是十分必要的。首先对大气激光传输特性展开研究,在实验的基础上对大气湍流、大气衰减效应进行了分析;然后从大气信道约束的角度出发,分析了大气信道中光端机的光学发射天线、光学接收天线、通信系统、瞄准跟踪等子系统的设计方法以及相应的设计参数和优化方法;最后给出了一套大气信道无线激光通信系统的总体设计实例。     

与偏振无关的相干光外差平衡接收技术研究

考虑在ＦＳＫ（频移键控）调制方式下平衡混频式相干光偏振分集接收技术的研究,包括这种接收方式的理论模型分析、体型偏振分束器的研制、测试及初步的接收实验。结果表明：研制的偏振分束器已接近国际先进水平,所采用的接收方法是可行的,为整个相干光通信系统的研制奠定了坚实的基础。     

美国空间激光通信研究发展概况及现状

从NASA和MIT Lincoln实验室两大研究机构出发来探索美国激光通信的发展趋势,主要介绍了以LCDS系统为例的美国激光通信系统的关键技术和单元部件,对光、机、电系统的综合处理,以及各系统的优化方法和主要指标。     

雾对无线光通信系统信噪比的影响

目前,无线激光通信系统以其安全性好、高带宽、高容量、成本低以及无需频率许可等优点得到越来越广泛的应用与研究。但通常激光在雾、雪、雨等恶劣气象环境下传输时,信号却产生严重的衰减甚至会造成通信中断,因而就有必要掌握激光在恶劣气象条件下的传输效应和衰减特性。本文从雾的物理特性出发,对激光在雾媒质中的传播衰减特性进行了基础的理论研究。分别给出了无线光通信系统的数字模型、噪声模型,并对数字信噪比的计算进行了理论推导,给出了不同因素对探测器数字信噪比的影响。最后,以工作波长为810nm的激光为例,利用衰减率与透过率之间的关系,给出了在平流雾及辐射雾中数字信噪比随能见度的变化关系曲线,分析了信噪比随视场角的变化关系。该分析说明,雾的能见度对无线光通信系统接收器信号功率及数字信噪比有较大的影响。     

欧洲卫星间光通信发展现状

介绍了欧洲航天署(ESA)在卫星间激光通信领域的历史、现状和未来,并给出了近年来ESA最大的投资项目——SILEX系统的具体规划、实施和研究进程。最后,还简述了ESA近年来的一些有关卫星间激光通信的关键元器件和系统技术的研制和发展计划。     

基于Turbo码的相干光通信系统性能研究

为提高无线光通信系统的可靠性,提出并分析了基于Turbo码的空间相干光通信系统.对空间无线光通信中的衰减和噪声进行了分析,通过仿真得出了特性曲线.借助系统BER的上限,比较了基于Turbo码的BPSK调制的相干无线光通信系统与PPM调制的非相干无线光通信系统和未编码无线光通信系统性能,结果表明:Turbo码技术应用在相干光通信系统中,提高了系统的抗干扰能力,节省了发射光功率,提高了系统性能.     

卫星光通信关键技术与演示系统光学天线

针对卫星间光通信链路需求,分析了卫星间激光通信系统关键技术分布。介绍具有自动跟瞄功能的激光通信系统光学天线构成方式,对主要性能参数进行了设计和计算。     

多点同时空间激光通信系统高效偏振分光技术研究

在多点同时空间激光通信系统中,为实现多信号光束的高效隔离,对系统中的收发分光分系统进行了研究与设计,采用了并不常用的偏振分光方式可有效减少系统波长数量。通过实验发现使用普通偏振分光棱镜的系统隔离度较低,约为-57.27d B,为此对普通棱镜进行了改进,将其非工作面削成斜角,使杂散光偏出接收探测器视场,得到异形分光棱镜,通过实验验证偏振隔离度为-64.1d B,有了一定的提高。     

空间光-单模光纤耦合效率因素分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了影响空间光-单模光纤耦合效率的因素。通过优化耦合透镜相对孔径,可以实现较高效率的耦合。理论计算表明,当透镜相对孔径分别为0.203和0.211时,1 310 nm激光最大耦合效率为82.54%,1 550 nm激光最大耦合效率为82.69%。当对准出现偏差时,耦合效率下降,对准偏差与耦合效率关系曲线与光纤端面光场分布曲线相似,工程上可方便地加以计算。实验结果验证了理论分析方法和结果,测得最大耦合效率为61%。     

3 Bar半导体激光器的光束整形系统研究

在壳体成型系统中,激光光束的均匀性和集中性直接影响壳体加工的效率和质量。为了提高壳体固化效率和质量,采用微柱透镜和半圆柱透镜相配合的方式,对壳体固化系统所选用的3bar条半导体激光器所发射的光束进行准直和整形。从物理光学的角度对准直系统的工作原理进行了分析,搭建了仿真光路图并给出了准直后的光斑发散角和整形后的能量分布情况。设计了一款慢轴发散角小于3°、快轴发散角小于5°、光斑尺寸小于20mm×10mm的激光光源整形准直系统。有效的提高了半导体激光器的固化效率和壳体成型质量。     

空间激光通信技术及其发展

描述了激光空间通信的特点、优势及其主要的关键技术,简单介绍了国际上几个空间光通信发展的前沿国家在激光通信领域的发展动态,以及我国在该领域的发展现状和已有基础。通过全面和极具说服力的分析,提出了当今发展空间激光通信的必要性和可行性。     

自由空间光通信ATP地面模拟系统研制

自由空间激光通信技术研究关键的步骤之一是通过其地面实验演示系统研究各项关键技术和整体优化技术,并验证它们的性能。文中描述了该地面实验演示系统的一个关键分系统-捕获、跟踪、瞄准(ATP)系统的设计、预期达到的性能和未来升级的设想。