基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的与意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 空间激光通信技术研究与应用概况 3

1.3.2 激光偏振调制技术相关研究与应用国外研究概况 21

1.3.3 激光偏振调制技术相关研究与应用国内研究概况 27

1.4 主要内容及结构安排 31

第2章 基于偏振移位键控的大气激光通信系统原理 35

2.1 引言 35

2.2 基于偏振移位键控的大气激光通信系统的组成 36

2.3 CPolSK调制在大气激光通信系统中的优势 39

2.3.1 通信系统收发端无需坐标轴对准 39

2.3.2 调制信号抗干扰性强 42

2.4 基于PolSK的大气激光通信系统的关键技术 46

2.5 本章小结 49

第3章 激光信号偏振移位键控调制技术 51

3.1 引言 51

3.2 激光偏振特性描述 52

3.2.1 光波偏振态 52

3.2.2 光波偏振度 54

3.3 偏振移位键控技术原理 55

3.4 大气激光通信系统中的强度调制与偏振调制性能比较 57

3.4.1 各种激光强度调制方式介绍 57

3.4.2 调制方式性能分析 59

3.5 基于铌酸锂晶体的偏振态调制技术 65

3.6 本章小结 69

第4章 大气信道中GSM光束的偏振传输特性 70

4.1 引言 70

4.2 大气信道的湍流效应 71

4.2.1 大气湍流的形成 71

4.2.2 大气折射率结构常数 74

4.2.3 大气折射率起伏功率谱密度 76

4.3 大气湍流对激光传输的影响 77

4.4 部分相干、部分偏振的GSM光束偏振传输特性研究 78

4.4.1 相干性和偏振性统一理论 78

4.4.2 GSM光束在湍流环境中的传输公式 79

4.4.3 GSM光束在湍流环境传输的偏振特性研究 82

4.5 湍流环境激光偏振传输特性半实物仿真研究 88

4.5.1 大气湍流模拟装置介绍 89

4.5.2 湍流环境激光偏振传输特性半实物仿真系统组成 90

4.5.3 半实物仿真结果分析 92

4.6 本章小结 95

第5章 基于CPolSK的大气激光通信系统半实物仿真 96

5.1 引言 96

5.2 偏振移位键控系统与OOK系统性能对比 96

5.2.1 偏振移位键控与OOK通信系统构建 96

5.2.2 性能分析 98

5.3 高速CPolSK通信系统的仿真研究 103

5.4 基于CPolSK的大气激光通信系统半实物仿真研究 106

5.5 本章小结 108

第6章 基于液晶可变相位延迟器的偏振激光源 110

6.1 引言 110

6.2 影响激光器输出光束偏振特性改变的因素及对PolSK系统的影响 111

6.2.1 影响激光器输出光束偏振特性改变的因素分析 111

6.2.2 激光源输出光束偏振特性改变对CPolSK系统性能的影响 114

6.3 基于液晶可变相位延迟器的偏振激光源 117

6.3.1 基于液晶可变相位延迟器的偏振激光源系统组成及工作原理 117

6.3.2 基于液晶可变相位延迟器的偏振激光源性能测试 119

6.4 基于液晶的激光偏振参数控制技术 121

6.4.1 液晶的电控双折射效应 122

6.4.2 基于液晶的光波偏振态控制技术 123

6.5 傅里叶分析法激光偏振参数测量技术 126

6.5.1 激光偏振特性的斯托克斯参量表征 126

6.5.2 傅里叶分析法偏振参数测量 126

6.6 本章小结 129

第7章 相干度精确可控的部分相干激光源 131

7.1 引言 131

7.2 部分相干光基本理论 131

7.2.1 空间-时间域互相干函数 131

7.2.2 空间-频率域的交叉谱密度函数 132

7.2.3 空间-频率域的交叉谱密度矩阵 132

7.2.4 GSM光束 133

7.3 GSM光束产生实验原理 134

7.3.1 毛玻璃法 134

7.3.2 空间光调制器法 135

7.4 GSM光束生成实验系统 137

7.4.1 实验系统原理框图 137

7.4.2 GSM光束的生成 137

7.4.3 光束相干度检测 138

7.5 本章小结 139

第8章 结束语 140

8.1 主要研究内容 140

8.2 主要创新点 143

8.3 未来展望 143

参考文献 145

附录 150