棱镜偏振分光膜研究

采用偏振分光棱镜来取代传统晶体偏振分光元件,可大大降低成本;选取光学玻璃基底的直角棱镜,在其表面交替镀制不同折射率的膜料,使光线在这些膜料上的入射角满足布儒斯特角,让Ｐ偏振光透过,Ｓ偏振光反射,从而实现偏振分光的目的;在Ｋ９基底的直角棱镜上镀制了单波长偏振分光膜,经仪器测定,偏振分光性能优良。     

空间激光通信光学系统对信号光偏振特性影响研究

在相干光通信系统中,信号光与本振光的偏振特性的不一致会改变光信号的偏振态,会影响相干通信系统的效率。信号光经过空间光通信光学系统时,通过部分光学元件时并不是垂直入射,对空间光通信光学系统进行建模,利用仿真软件得到了光束经过系统中元件偏振态分布特性。分析产生偏振改变的原因,并在最后给出了信号光经过该系统后的偏振态改变量与补偿办法。     

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。     

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。     

高速光通信系统中的偏振模色散监测和补偿

为了补偿高速光通信系统中偏振模色散（PMD）,理论分析了以偏振度（DOP）作为PMD监测信号的原理;采用DOP监测法设计并实现了高精度和高响应速率的PMD实时在线监测单元,输入光功率范围为-20~0dBm,响应时间为1μs,监测精度为1%;使用PMD监测单元进行了43Gbit/s归零码光差分正交相移键控系统PMD自适应补偿实验. 实验结果表明,PMD自适应补偿系统可在1ms内完成PMD的跟踪补偿,补偿效果良好.     

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。     

可测温漂的偏振透反射分光光度计的设计

设计了一种新型的分光光度计来测量光学薄膜在任意角度下的温度漂移特性，包括其光学结构、机械结构和数据采集部分.通过偏振器自转实现了自动偏振特性校准功能，采用积分球旋转技术实现了任意角度反射率的测量，同时可以用于薄膜温度漂移特性的测试.分析了光源、环境光、样品厚度等引起的误差以及相应的解决方法.结果表明，此分光光度计可以用于高精度的薄膜特性测量.     

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。     

基于液晶光调制器的可控偏振分光技术研究

为了实现对光信号的可调分光,设计一个动态可控分光器。利用液晶的双折射效应,建立可控偏振分光器系统。根据琼斯矩阵理论推导出光传输矩阵,得出透射光与反射光的分光比和液晶驱动电压的关系表达式。入射线偏光经过液晶后,其偏振态随液晶驱动电压变化而产生变化。而不同偏振态的光束经过偏振分光棱镜后,光束将会被分为光强大小随之变化的两束光,从而实现入射光的可调分光。实验数据的分析结果表明,在液晶的阈值电压与饱和电压之间能实现分光比为0~25之间连续可调分光。此装置对入射光为偏振光能进行精确分光,其分光效果与理论分析基本吻合。     

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。     

偏光分束镜分束角的不对称性

给出了渥拉斯顿分束角的不对称性,指出通过调整胶合介质层的均匀性可消除可调分束镜分束角的不对称性.     

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%。     

空间光通信中的光束质量处理技术研究

由于通常采用圆形孔径加工光学系统,故可将单横模输出的半导体激光器发出的椭圆高斯光束近似为圆高斯光束,提出了对半导体激光器出射光束用轴对称光学系统进行处理的方法。并通过计算有限孔径的高斯光束有效菲涅尔数,确定了只要选择合适的孔径和距离,可以将几何光学的一些方法引入到高斯光束的处理问题中。实验中用视频激光光束检测仪对准直后的光束进行了测试,通过计算得出准直后的发散角被很好地控制在1mrad以内,从而验证了理论的可行性及准直系统的实用价值。     

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。     

激光通信组网用捕跟机构设计

针对激光通信组网对多目标捕获和跟踪的需求,提出了一种基于旋转抛物面的多反射镜拼接式新型捕跟机构。首先探讨了激光通信组网的工作原理和过程,完成了捕跟机构设计,建立了反射镜驱动机构扫描捕获和跟踪两个阶段的运动学模型,并对模型进行了仿真,在此基础上,构建了室内原理试验系统,对捕跟机构的跟踪精度和交接效果进行了测试。测试结果表明：系统最终跟踪精度为22.14μrad（1σ）,交接过程中通信无误码,因此,本捕跟机构能够实现方位角范围360°、俯仰角范围30°一点对多点同时激光通信的要求。     

激光光束的空间整形理论基础及发展展望

对激光光束空间整形技术的理论基础、二元光学方法及典型应用进行了讨论;具体地分析了激光光束反射型整形变换、透射整形变换的数学描述及原理;介绍了用数值模拟分析激光光束空间域整形的过程;还对激光光束空间整形技术的发展现状作了说明,并对该技术的发展前景作了展望.     

一对多激光通信技术在编队飞行星座中的应用

基于旋转抛物面基底的多反射镜拼接光学天线,提出一种一对二激光通信组网方案,并对系统工作过程进行了分析,对星间激光通信链路进行了功率裕量计算.分析结果表明:一对二激光通信距离达200km,通信速率为2.5Gbps.该方案可为编队飞行星座内通信组网提供了一种新的技术途径.     

空间激光通信光端机发展水平与发展趋势

激光通信技术和传统通信技术相比具有极大的优越性和广阔的应用前景,其中光端机是实现空间激光通信的核心系统.论述了近年来发达国家在光端机研发方面所取得的成果,讨论了光端机研发的发展趋势.在未来多型平台之间进行组网激光通信的背景下,对光端机上一对多通信光学天线的各种设计方案进行了梳理,从几个方面评价了各种设计方案的优缺点,并对网络化通信的光学天线关键技术提出了一些新的思考和分析.     

激光驾束制导矩阵编码发射与接收实验系统研究

介绍了一种激光驾束制导的编码方式,相应的发射与接收及计算机控制的实验系统.这种系统的最大优点是激光发射与接收系统的结构简单,便于实现数字控制,而且只要用单元探测器就可实现,这就避免了多元探测器各单元光电特性不一致所带来的误差.对激光驾束制导矩阵编码发射与接收系统的实验研究,将为激光驾束制导系统的工程实现提供理论和实践的依据.