空间相干光通信外差效率及天线像差的影响

空间相干光通信中接收天线像差会使光外差效率下降。对本振光为高斯分布,信号光为爱里斑分布的光外差效率进行了研究,给出了无像差时外差效率的解析表达式。当焦平面上爱里斑半径与本振高斯光束光腰半径之比为1.71时,有最大外差效率81.45%。然后以本振光为理想的高斯光束,信号光受像差的影响,研究了倾斜、离焦、球差、彗差、像散等像差引起的光外差效率损失,给出了存在像差时外差效率的一维积分表达式。研究表明即使在采用离焦校正后,一个波长的球差引起的附加外差效率损失仍可达0.9dB。因此对于爱里斑位于光轴上的接收天线,在设计时需仔细处理球差的影响。

空间相干光通信中基于DSP的多普勒频移补偿技术

目前通常采用光锁相环(optical phase-locked loop,OPLL)完成空间相干光通信中的相位同步。针对光锁相环性能受空间通信终端间多普勒频移影响的不足,采用基于数字信号处理(digital singnal procesor,DSP)的开环方法补偿多普勒频移,并将开环补偿方法应用于一种递推解调系统中,根据前一时刻的数据信息进行后一时刻的数据解调。仿真结果表明:采用基于DSP的开环补偿方法可以补偿多普勒频移,使空间相干光通信系统不使用光锁相环,且性能接近多普勒频移被完全补偿的理想状态。

空间光通信中发射天线像差对激光传输的影响

空间光通信中发射天线像差会引起远场轴上光强下降。首先分析了无像差的理想发射天线,假设发射光束为高斯光束,在给定发射功率、天线直径时,天线直径与高斯光束直径的最佳比值为1.12,此时远场轴上光强最大。在此基础上分析了像差对远场轴上光强的影响,通过倾斜及离焦补偿,并减小发射光束直径可降低像差的影响。在最优条件下,1/4波长的球差、彗差及像散引起的远场轴上光强的附加损失分别为0.06 dB,0.13 dB及0.31 dB。最后分析了单透镜的像差特性,对于较大直径的发射天线,像差引起的远场轴上光强下降可达10 dB以上。