空间光通信系统中光学天线设计和实现

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1、分类号学号612300200672495学校代码10487密级硕士学位论文空间光通信系统中光学天线的设计与实现学位申请人：张燕学科专业：光学工程指导教师：元秀华教授答辩日期：2008.5.30AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandImplementofOpticalAntennaofSpaceOpticalCommunicationSystemCan

2、didate:ZhangYanMajor:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.YuanXiuhuaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明

3、。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日

4、摘要空间光通信具有大通信容量、高传输速率、保密性好、高抗电磁干扰能力、终端设备体积小、功耗低等优点，是通信领域内一个富有生命力的分支，因此各个国家都非常重视对空间光通信的研究工作，并取得了可喜的进展。光学天线是空间光通信系统中的一个重要组成部分，其性能优劣将直接影响空间光通信的进行。因此，选择和设计适宜的光学天线有着重要的意义。论文基于二元光学，设计了一种新颖的阵列光学天线，论文主要内容如下：首先，在查阅国内外文献的基础上，简要介绍了空间光通信及其光学子系统，着重讨论了空间光通信系统中的光学天线。接

5、着，引入二元光学概念，着重阐述了菲涅耳波带二元相位透镜的原理。然后，着重针对菲涅耳波带二元相位透镜，用标量衍射波设计理论，经过仔细的推导和计算，得出了正入射和斜入射情况下，透过二元光学透镜之后的光场分布，并用MATLAB模拟，分析了不同波面，不同入射角度，不同入射波长情况下，透过二元光学透镜之后的光场分布，并讨论了二元光学透镜的阶数、周期半径、周期数等自身结构参数，对透过其后的光场分布的影响情况。最后提出曲面阵列的方案，将菲涅耳波带二元相位透镜阵列化。最终设计了一种体积小、重量轻、高衍射效率、大视场

6、角的新型光学天线。关键词:空间光通信，光学天线，二元光学，二元相位透镜IABSTRACTFreespaceopticalcommunication(FSO)hasmanyadvantagessuchasmuchgreatercommunicationcanonscapacity,high-bit-rate,highsecrecy,highanti-electromagneticdisturbance,smallsizeandlowattenuation.Itisalivelybranchofcomm

7、unication.SoeachcountrypaysimportantattentiontoFSOsystem,andachievesgreatprogress.TheopticalantennaisanimportantcomponentoftheFSOsystem,anditsperformancewillaffectontherunningoftheFSOsystem.Therefore,itisimportanttoselectanddesigntherightopticalantenna

8、.Inthispaper,wedesignanovelopticalantennaarraybasedontheconceptofbinaryoptics.Firstly,basedonthewidelylearningofrelativereferences,FSOanditsopticalsystemareintroducedbrieflyinpaper.Then,weemphasizeontheopticalantenna.Secondly,paperintro