自由空间光通信中大气光束传输数值模拟研究

相对于理论研究和实验研究,数值模拟研究具有独特的优越性,包括参数可控和可实现系综平均等。因此,对于大仰角链路大气湍流影响研究等实验系统无法搭建的研究,可以采用光束传输的数值模拟方法来进行研究。在Zernike多项式展开法和多相位屏理论的基础上,建立了基于Zernike多项式的大气湍流多相位屏数值模型,实现了高斯光束水平链路(0°)和大仰角典型链路(30°、60°)大气传输的数值模拟,并利用水平链路到达角(AOA)起伏方差经验计算公式对3组900次水平链路数值仿真结果进行了分析。结果表明,数值模拟到达角起伏方差和实验值误差在5%以内,多相位屏数值模型是有效的。该工作对自由空间光通信系统中大气湍流影响研究具有重要意义。

下行传输孔径接收光强起伏的统计特性

为了研究星地下行激光链路接收光强起伏的统计特性,进行了恒星观测实验,分析了下行传输孔径接收下实际接收光强起伏的归一化方差、概率密度和闪烁频谱,并讨论了接收端瞄准偏差对接收光强的影响和星地下行大气信道的传播特性。实验结果表明,在下行传输孔径接收的条件下,天顶角从0°增至55°时接收光强的归一化方差从0.015增到0.102,不同天顶角下的接收光强起伏概率分布均服从对数正态分布,稳定大气条件下闪烁频谱的高频幂指数为-5/3,不稳定大气条件下为-11/3。