基于复合抛物面聚光器的光通信接收天线

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1、第36卷第9期光电工程Vol.36,No.92009年9月Opto-ElectronicEngineeringSept,2009文章编号：1003-501X(2009)09-0087-05基于复合抛物面聚光器的光通信接收天线abbb方靖岳，常胜利，秦石乔，张海良(国防科学技术大学a.光电科学与工程学院；b.理学院，长沙410073)摘要：本文推导了复合抛物面聚光器的轮廓曲线方程，分析表明，复合抛物面聚光器的结构决定于视场和底部半径两个参量，其底部半径一定时，视场越小，高度越大、聚光能力越强；复合抛物面聚光器的截取比越大，聚光能力越强；随

2、着视场的增大，复合抛物面聚光器的聚光能力受截取比的影响减小。利用基于多次散射的蒙特卡罗模型对光散射通信的传输进行模拟，结果表明，复合抛物面聚光器应用于光散射通信的接收天线，能增加对光信号的采集，有助于增加通信距离。关键词：光散射通信；接收天线；蒙特卡罗模型；复合抛物面聚光器中图分类号：TN929.12文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1003-501X.2009.09.017ReceivingAntennaofOpticalCommunicationBasedonCompoundParabolicConcentrato

3、rabbbFANGJing-yue，CHANGSheng-li，QINShi-qiao，ZHANGHai-liang(a.CollegeofOptoelectricScienceandTechnology;b.CollegeofScience,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Atmosphericattenuationhasstrongeffectonopticalsignal,andscatteringatmosphericopti

4、calcommunicationsystemusuallyadoptsreceivingantennatostrengthenthesignalcollectingabilityandincreaseitscommunicationdistance.ThereceivingangleandbottomradiusarethedeterminativeparametersofCompoundParabolicConcentrator(CPC).ItisshowedthatCPC’sheightwillbetalleranditslight

5、collectingabilitywillbestrongerwhenCPC’sfieldofviewissmalleratthesamebottomradius.TheraytracinganalysisshowsthatCPC’sfieldofviewiswideanditsgainishigh.ThelightpropagationofscatteringopticalcommunicationbasedonmultiplescatteringwassimulatedbyMonteCarlomethod.Theresultssho

6、wthatusingCPCasreceivingantennacouldstrengthenthesignalcollectingabilityofcommunicationsystemandincreaseitscommunicationdistance.CPCisthesuitableopticalantennaforscatteringopticalcommunication.Keywords:scatteringopticalcommunication;receivingantenna;MonteCarlomodule;CPC0

7、引言自由大气紫外光通信技术的基本原理是把需传输的信息加载到紫外光波上，利用大气散射效应作为传输通道，在接收端采用光学天线接收信号，通过分光滤波等手段降低背景光噪声，再利用光电探测元件将光信号转换为电信号，进行解调及信息还原。由于大气分子和气溶胶粒子的吸收及散射将引起光信号能量[1-4]的衰减，需要光学天线增强对光信号的接收。目前，通常采用抛物面作为接收天线。复合抛物面聚光器(CPC)是基于边缘光学原理设计的一种非成像聚光器，最初是用作高能物理实验的一种辐射探测器，到上世纪70年代中后期被人们用来作为太阳能聚光器应用，它可以将给定接收角范

8、围内的入射光线收集到接收收稿日期：2009-03-04；收到修改稿日期：2009-04-13基金项目：国家自然科学基金资助项目(60607013)作者简介：方靖岳(1983-)，男(汉族)，湖南湘潭人。博士