用相位共轭技术补偿湍流畸变

激光在大气中传输的时候,由于大气湍流的影响而导致了光束波阵面的严重畸变,这给激光通讯带来了严重危害。     

基于相位共轭的色散及非线性补偿技术

介绍了OPC补偿色散及非线性的原理以及OPC在光纤传输系统中的发展历程;然后介绍了由OPC衍生的两种新的补偿技术:频域相位共轭(SPC)技术和中间非线性时间反转(MNTI)技术,最后对OPC在未来光纤通信系统中的应用进行了展望.     

两阶优化增强光学相位共轭技术补偿光纤非线性

采用光学相位共轭（OPC）法补偿相干光通信系统中的非线性损伤是当前光通信领域的研究热点之一。为了进一步提升OPC抑制光纤非线性的能力,针对掺铒光纤放大器的色散管理光传输链路,提出了一种优化共轭信号功率及共轭信号累积色散的两阶优化方法。理论分析表明,功率优化带来的性能增益仅与光纤的色散-衰减系数比有关。因此,以超大有效面积光纤和反色散光纤（SLA-IDF）及标准单模光纤和色散补偿光纤（SSMF-DCF）两种色散管理链路为例,对理论分析结论进行验证。数值模拟结果表明：9信道的偏振复用四相相移键控信号经过1920 km(24×80 km)的传输后,对于SLA-IDF链路,优化光强和色散后系统的最优信噪比（SNR）分别提升了3.8 dB和1.0 dB;对于SSMF-DCF链路,优化光强和色散后系统的最优SNR分别提升了0.4 dB和1.6 dB。     

基于光学相位共轭的色散和非线性补偿

理论分析了光学相位共轭补偿信道内色散和非线性的基本原理,讨论了若干基于光学相位共轭补偿色散和非线性的具体方案及各自的特点和局限性,最后介绍了最近提出的一种简单有效的光学相位共轭结合脉冲预展宽的色散及非线性补偿方案。     

地基干涉合成孔径雷达图像非线性大气相位补偿方法

采用基于永久散射体(PS)技术的大气相位(AP)补偿方法对地基干涉合成孔径雷达(GB-InSAR) 干涉相位图进行分析时,部分图像的干涉相位随距离呈现出复杂的非线性,导致无法建立合理的多参数模型来模拟大气相位,常规的补偿方法不再适用。该文提出一种改进的GB-InSAR图像非线性大气相位补偿方法,首先采用常规方法对干涉相位图进行大气相位补偿,并根据PS点的补偿后相位序列的标准差,进行稳定PS点的选择,然后对稳定PS点进行子区域划分,通过反距离加权插值估计出所有PS点的大气相位,从而实现大气相位的有效补偿。采用该文所提方法,对460幅雷达图像进行了处理,相比于常规方法,可以有效地补偿干涉相位图中的非线性大气相位分量。基于若干高稳定参考点的对比结果表明,该方法减小了最大约1 rad的相位测量误差。      

用相位共轭技术实现区域目标的激光传输畸变补偿

相位共轭技术通过“时间反演”过程进行激光传输畸变补偿，具有快响应、高灵敏度、高稳定性，以及结构简单、价格低廉等优点。但通常主动信标光，采用相位共轭方法难以实现区域目标的大气传输畸变补偿。本文介绍我们首次提出了解决方案－成象减裁加阈值共轭镜，并用ＢａＴｉＯ３自泵浦相位共轭镜对静太和模拟湍流畸变进行了原理性实验。     

用非线性晶体的相位共轭特性记录扫描全息图

提出一种用非线性晶体的相位共轭特性记录扫描全息图的方法。给出了记录方法的基本原理、记录光路和实验结果     

动态热晕畸变相位共轭补偿

本文报导了电场作用下的C(60)甲苯溶液的非稳运动自泵浦相位共轭补偿实验研究，描述了不同程度波前畸变的位相补偿能力。实验结果表明，由于介质的非稳运动引起相位共轭光束具有较大的振幅起伏，其时间特性依赖于电场强度。     

利用相位共轭技术补偿光纤传输信号的失真

本文阐述了利用光学相位共轭技术进行补偿色散和复原非线性失真的理论基础，分析了其补偿方法和基本原理。     

光学相位共轭技术

光学相位共轭技术就是利用非线性光学的方法来实现某一光波的波前或相位逆转的技术.因为这在数学上等效于某一光波的复振幅作复共轭变换,所以通常就把获得和应用某一光波的相位共轭光波的技术称为光学相位共轭技术.     

SBS相位共轭技术在激光大气传输中的应用

评述了受激布里渊散射相位共轭技术在激光大气传输中的应用,重点分析了在激光大气传输过程中利用受激布里渊散射阈值效应可以在目标上主动获得小面积信标光斑的方法及利用SBS相位共轭实现激光大气传输的闭环过程,指出其发展前景。     

聚焦高斯光束在湍流大气中的远场传输及相位补偿效果

从广义惠更斯-菲涅耳原理出发,将残留相位结构函数方法引入到计算部分相位补偿光束通过湍流大气的传播问题中,计算圆孔截断聚焦高斯光束通过不同强度湍流大气的传播后,传输系统的调制传递函数以及远场光强的分布,采用接收面峰值斯特雷尔比作为衡量相位补偿效果的指标,考察前若干低阶泽尼克像差校正对远场光斑质量的改善效果,并与相应文献的计算结果进行了比较,发现新方法得出的计算曲线与该文献的曲线基本吻合,而且新方法在计算复杂性方面优于该文献的方法。对计算结果进行了分析讨论。     

相位共轭补偿大气传输中SBS的阈值效应对目标上光强分布的影响

提出了在用非线性光学技术补偿激光大气传输过程中，利用受激布里渊散射（ＳＢＳ）的阈值效应可以在非配合目标上主动获得小面积的信标光斑。从理论上证明了在存在大气湍流的情况下，阈值效应对目标上信标光强分布的影响。最后分别就最初目标上的光斑是由两个强反射光点组成的光斑和是一个大面积的强度连续分布的光斑的情况进行了实验研究，实验结果与理论相符合。     

相位屏法研究湍流大气对干涉图样的影响

基于马赫-泽德光路发射的相干光为模型,利用功率谱反演法生成随机相位屏的方法模拟湍流大气,分析了相干高斯光在湍流大气中的传输过程并建立了传输模型,推导得到了接收屏上的干涉光强。数值仿真分析了湍流大气对干涉图样分布以及条纹间距和对比度等特征参数的影响。结果表明,随着湍流强度增大,干涉图样变得模糊甚至破碎,条纹间距增大,对比度下降。此研究结果对于激光主动干涉探测技术的应用具有一定参考意义。     

大气光通信信道特性及相位补偿技术研究

大气湍流使光载波的强度和相位在空间和时间上都呈现随机起伏,从而极大地降低了激光通信系统的性能.基于大气湍流信道的特点,分析了各种湍流效应对大气激光通信系统性能的影响,介绍了自适应光学相位补偿技术在大气激光通信系统中的应用进展,特别指出基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学技术由于具有诸多优点,在未来的大气激光通信系统中可能有较为广阔的应用前景.     

非线性光学共轭补偿的数值模拟

提出了一种成像取样加阈值共轭的闭环补偿方案,并进行了室内模拟湍流和室外500 m实际大气的补偿实验,结果表明成像取样加阈值共轭的闭环补偿方案是可行的.在有取样小孔时,补偿效果明显比没有取样小孔时更加稳定,能量集中度也更高. 本文采用相屏法进行数值模拟计算,计算结果得到:光束经1000 m传输进入相位共轭镜,相位共轭光束沿原路返回,计算在500 m处相位共轭光束受不同大气湍流强度的影响.弱湍流的条件下,在屏上观测到很好的光束质量,其能量集中度得到明显提高;当强湍流时,由于受到湍流的影响,使得进入相位共轭的光束具有若干个强度不等的光斑;没有取样小孔和无阈值共轭时,在屏上可观测到改善后的相位共轭光束仍具有若干个光斑;在有取样小孔和阈值共轭时,随着阈值的增加,虽然光束的总能量减少,但可以得到一个分布均匀的光斑,光束质量得到很好的改善,此光束可再经放大器放大,大大提高光束的能量集中度.(OB12)     

非Kolmogorov大气湍流随机相位屏模拟

介绍了功率谱法、Zernike多项式法、分形法模拟生成非Kolmogorov湍流相位屏的过程,并利用这三种方法对符合非Kolmogorov统计特征的大气湍流相位屏进行了模拟。将不同方法得到的相位屏的相位结构函数与理论结构函数进行对比,分析了三种相位屏模拟方法的准确性和模拟速度。结果表明:添加次谐波和增加Zernike多项式阶数分别可以弥补功率谱法和Zernike多项式法生成的相位屏低频和高频不足的缺点,但导致模拟效率下降;分形法生成的湍流相位屏高频和低频都较为充足,且模拟效率较高;随着非Kolmogorov湍流谱幂率的增加,功率谱法所需要的次谐波级数增加,Zernike多项式法所需要的Zernike多项式的阶数减少,分形法生成的相位屏的精度更高。     

无源相位共轭技术

本文主要介绍无源相位共轭技术(即自泵浦和互泵浦相位共轭技术)的发展概况。     

涡旋电磁波的大气湍流相位畸变校正方法

自由空间传输的涡旋电磁波不可避免地受到大气湍流的干扰,使其螺旋相位发生畸变。为了对抗大气湍流的影响,可以使用相位恢复算法进行校正。文中提出一种改进的Gerchberg-Saxton(GS)相位恢复算法,通过引入优化方向因子,有效地克服了传统GS 相位恢复算法陷入局部极小值的困境。随机相位屏的模拟实验结果显示,改进的GS相位恢复算法具有更好的校正效果,根据相对均方根误差评估指标,改进的GS相位恢复算法比传统GS算法改善了35.09%,相比未使用相位恢复算法则改善了64.72%。     

湍流强度对大气传输光束的相位特性及其相位校正物理极限的影响

运用相位屏近似法计算模拟了激光束通过大气湍流的光场分布。从高频相位比例和相位不连续点数目等角度对畸变光束的相位特性进行了分析,进而利用考虑到变形镜驱动器间交联耦合的高通滤波方法模拟自适应系统对畸变波前的校正作用,建立了畸变光束的相位校正物理极限的预估模型,定量分析了湍流强度和传输距离对校正极限的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着湍流强度的增强及传输距离的增大,畸变波前中高频相位比例明显增加,相位不连续点数目也逐渐增多;激光束通过大气湍流后,其相位校正的效果主要受畸变光束连续相位中的高频相位比例以及相位不连续点数目的共同影响,畸变波前中高频相位比例越大,相位不连续点的数目越多,相位校正效果也越差。