湍流大气对光子捕获影响及动态偏振补偿研究

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1、国内图书分类号：0431工学硕士学位论文湍流大气对光子捕获影响及动态偏振补偿研究硕士研究生：导师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：赵双张光宇工学硕士光学工程应用科学学院2012年3月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：0431IIIPIIIIIlllllllll[1lllll[1lllllllrrllPrl[IfY2280750DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringInfluenceofturbulentatmosphereonohotonacquisitionanddynamicl

2、l一⋯●'■Candidate：polarizationcompensationSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Dateof0raIExamination：University：ZhaoshuangZhangguangyuMasterofEngineeringOpticalEngineeringMarch．2012HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《湍流大气对光子捕获影响及动态偏振补偿研究》，是

3、本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：乏议日期：)厶)压年让月／同哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《湍流大气对光子捕获影响及动态偏振补偿研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学

4、校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密团。(请在以上相应方框内打√)作者签名：逸波日期：叫二年朔／同导师签名：弛垮日期：2．012_年牛月JfR哈尔滨理工人学工学硕：L学位论文湍流大气对光子捕获影响及动态偏振补偿研究摘要星地光通信技术是未来通信领域的一个关键发展分支，其具有信息传输容量大、终端的重量和体积小、功耗较低、保密性好等优点。对于星地光通信所具有的潜力和优势，许多国家已经达成了共识，并且加大了对星

5、地光通信技术的研究力度。当信息传输信道为湍流随机介质时，通信质量将会受到不可避免的影响，因此必须对其影响进行克服和补偿。本文首先介绍了湍流大气光传播学的理论基础知识，其中包括了湍流的形成原因、湍流随机介质的统计特性、湍流随机介质中光传播学的常用解析方法和数值模拟，以及几种大气湍流效应。为了清楚地了解湍流大气对光子捕获的影响，本文从Maxwell方程出发，利用扩展惠更斯一菲涅尔原理，建立了湍流随机介质影响下的高斯光束光子捕获模型。在此基础上推导出轴向捕获概率分布解析式。考虑了不同湍流强度、不同发射终端孔径、不同光源波长因素的影响，通过编程给出了高斯光束轴向光子捕获概率分

6、布的数值解，并考虑大孔径边界条件，导出了拉盖尔一高斯光束的光子轴向捕获概率分布解析式并对其在不同条件下的结果进行数值求解。另外，本文设计了一套动态偏振补偿实验系统，进行了动态偏振补偿实验。文中介绍了各个组成模块的详细功能和具体的实验操作步骤，最后对实验成果进行了分析和讨论。论文结论发现湍流环境近场条件下光子轴向捕获概率分布会出现周期螺旋起伏式结构，给出了起伏幅度与湍流强度、光波波长以及发射终端孔径的关系；发现了远场条件下捕获概率达到最后一个峰值后会平稳下滑，并分析了影响下滑速度与最后一个峰值捕获概率出现时间的相关因素。在动态偏振补偿实验方面，通过对光学子系统与控制子系

7、统的开发，完成了整个实验系统的设计和调试，实验结果证明：整套实验系统稳定、可靠，能够完成偏振跟踪与补偿的动态实现。关键词湍流大气；光子捕获；动态；偏振补偿哈尔滨理工大学工学硕士学位论文InfluenceofturbulentatmosphereonphotonacquisitionanddynamicpolarizationcompensationAbstractLasersatellite。groundcommunicationiscriticaldevelopmentbranchinthefieldoffuturecommunications，i