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自由空间光通信（FSO）中ATP关键技术研究

作　者: 潘浩杰
导　师: 蔡祥宝
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 自由空间光通信捕获、瞄准和跟踪位置敏感探测器背景光表面等离子激元
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着光纤通信和无线通信的快速发展,同时由于光纤通信的传输容量大和无线通信的方便快捷,人们开始把两种技术进行了融合,出现了无线光通信。随着无线光通信的发展,其中的捕获、瞄准、跟踪(ATP)系统的重要性日益凸显。由于ATP系统需要很高的精度来调整瞄准和跟踪捕获的光束,位置敏感探测器(PSD)作为提高ATP系统精度的误差检测器件就显的尤为重要。通过分析可知,要提高PSD的精度,最重要的就是对干扰PSD的背景光进行抑制。本文的主要内容是对PSD有干扰的背景光消除方法的研究。讨论的内容首先给出了自由空间光通信(FSO)的模型和结构;然后介绍了ATP系统中误差检测器件PSD;最后分析了背景光的主要来源以及背景光和信号光的关系。本文研究的主要成果是分析了目前存在的两种消除背景光方法的不足,提出了一种基于表面等离子激元(SPPs)的PSD背景光干扰消除方法研究。通过对Kretschmann结构模型进行的数据仿真,以及其结构的原理构建了等腰微三角结构模型,同时,本文的研究能够通过时域有限差分法(FDTD)仿真和分析可以得到验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景  8
  1.2 课题的研究现状以及发展趋势  8-10
  1.3 课题的研究意义  10-11
  1.4 课题的研究内容  11
  1.5 本文的组织结构  11-13
第二章自由空间光通信(FSO)系统  13-23
  2.1 空间光通信系统模型结构  13-14
  2.2 光发射机  14-17
  2.3 捕获、跟踪和瞄准(ATP)系统  17-20
    2.3.1 ATP 系统结构  17-18
    2.3.2 ATP 系统分析  18-19
    2.3.3 ATP 系统功能单元  19
    2.3.4 ATP 系统误差检测器件  19-20
  2.4 捕获、跟踪和瞄准(ATP)关键技术  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)  23-31
  3.1 PSD 的横向光电效应  23-24
    3.1.1 基本方程  23-24
    3.1.2 解析解  24
  3.2 PSD 性能参数以及影响因素  24-26
  3.3 PSD 信号处理技术及其电路设计  26-30
    3.3.1 PSD 幅度法检测原理及其电路设计  26-28
    3.3.2 PSD 相位法检测原理及其电路设计  28-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章 PSD 背景光干扰消除方法研究  31-36
  4.1 背景光对PSD 的影响  31-32
  4.2 PSD 调制检测方案原理及实现  32-33
  4.3 光子晶体在消除PSD 背景光干扰中的应用研究  33-35
  4.4 本章小结  35-36
第五章基于 SPPs 的 PSD 背景光干扰消除方法研究  36-52
  5.1 表面等离子激元(SPPs)的基本特性  36-40
    5.1.1 SPPs 的色散关系  36-37
    5.1.2 SPPs 的特征长度参数  37-39
    5.1.3 SPPs 的激发方式  39-40
  5.2 Kretschmann 结构表面等离子体波共振(SPR)  40-41
  5.3 Kretschmann 结构的数值分析  41-45
    5.3.1 入射角度  41-42
    5.3.2 金属种类  42-43
    5.3.3 金属膜的厚度  43
    5.3.4 棱镜折射率  43-44
    5.3.5 环境折射率  44-45
    5.3.6 合理配置参数  45
  5.4 时域有限差分法(FDTD)分析  45-50
    5.4.1 耦合波导结构  45-46
    5.4.2 模拟仿真曲线及分析  46-50
  5.5 本章小结  50-52
第六章总结与展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
作者在研究生期间发表的论文  58

自由空间光通信（FSO）中ATP关键技术研究

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