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大气对空间激光通信的影响及其自适应光学补偿效果的研究

作　者: 金英兰
导　师: 尹福昌
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 空间激光通信大气扰动自适应光学斯特列尔比低阶模式相位结构函数数值模拟波前倾斜
分类号: TN929.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本论文分析和论述了大气扰动对空间激光通信的影响以及利用自适应光学系统校正低阶模式波前误差理论。论文作者讨论了大气扰动对空间激光通信的影响，特别是大气湍流对空间激光通信的影响。提出了利用自适应光学系统校正低阶模式波前误差的方法与理论依据，引入规格化的相位谱，推导了大气湍流相位结构函数、低阶模式校正后的残余相位结构函数以及斯特列尔比。给出了在各种不同大气湍流强度、不同相位谱空间频率的下降因子时，大气湍流相位波前低阶模式完全校正后和倾斜部分校正时的斯特列尔比的计算结果。利用激光大气传输四维数值模拟程序和实测的大气参数对激光大气传输湍流效应及其自适应光学相位补偿进行了数值模拟研究，并进行了校正低阶模式波前误差的实验研究。通过低阶校正模式波前误差提高了探测器接收光强，并有效校正了波前倾斜。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-13
  §1．1 研究的目的及国内外发展现状  7-13
    1．1．1 研究目的  7-8
    1．1．2 国内外研究现状  8-13
第二章空间激光通信系统  13-30
  §2．1 空间激光通信系统的组成  13-14
  §2．2 信号光发射机  14-16
    2．2．1 选择光源  14-15
    2．2．2 信号光调制器  15
    2．2．3 信号光发射机辐射功率计算  15-16
  §2．3 光纤放大器  16-18
    2．3．1 EDFA的结构和部件  17-18
  §2．4 信号光接收机  18-26
    2．4．1 APD探测器的噪声分析  19-20
    2．4．2 背景辐射  20-22
    2．4．3 APD的最小探测功率计算  22-26
  §2．5 ATP分系统  26-29
    2．5．1 ATP系统的组成  26-29
  §2．6 自适应光学系统  29-30
第三章激光大气传输  30-44
  §3．1 大气折射、吸收和散射  30-37
    3．1．1 大气层的结构  30
    3．1．2 大气折射  30-31
    3．1．3 大气吸收  31-34
    3．1．4 弹性散射  34-37
  §3．2 大气湍流  37-44
    3．2．1 湍流的基本物理模型  37-40
    3．2．2 大气湍流对激光传输的影响  40-44
第四章自适应光学  44-72
  §4．1 自适应光学系统工作原理及系统结构  44-45
  §4．2 波前传感器  45-47
  §4．3 波前校正器  47-48
    4．3．1 快速倾斜反射镜  48
  §4．4 低阶模式校正自适应光学系统的波前误差  48-61
    4．4．1 自适应光学系统的质量标准  49-51
    4．4．2 Strehl比与剩余相位结构函数的关系  51-52
    4．4．3 大气湍流相位结构函数  52-54
    4．4．4 低阶模式校正后的残余相位结构函数  54-56
    4．4．5 低阶模式部分校正时系统的波前残余误差  56-58
    4．4．6 低阶模式校正后的补偿效果  58-61
  §4．5 自适应光学相位补偿数值模拟研究  61-64
    4．5．1 自适应光学相位补偿的数值模拟分析  61-64
  §4．6 湍流效应与相位补偿的统计描述方法  64-72
    4．6．1 大气湍流相干长度及光束Strehl比的统计描述  64-67
    4．6．2 湍流效应自适应光学相位补偿的实验研究  67-72
结论  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77

大气对空间激光通信的影响及其自适应光学补偿效果的研究

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