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FSO系统中无波前传感自适应光学波前重构技术的研究

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1 绪论

1.1 自由空间光通信系统(FSO)的发展现状及趋势

1.2 无波前传感自适应光学系统的发展概况

1.3 本论文主要工作

2 波前重构技术研究的理论基础

2.1 大气湍流模型

2.2 相位畸变的拟合方法

2.3 自由空间中激光复振幅的传播规律

2.4 本章小结

3 自适应光学系统的波前畸变校正过程

3.1 自适应光学系统补偿波前畸变原理

3.2 传统自适应光学系统分析

3.3 无波前传感自适应光学系统分析

3.4 本章小结

4 GS算法的改进及数值模拟

4.1 GS算法的改进思路

4.2 Aitken收敛加速算法对GS算法的改进

4.3 改进前后GS算法的数值模拟

4.4 本章小结

5 基于快速倾斜镜的多平面光强测量方案

5.1 无波前传感自适应光学系统中快速倾斜镜的引入

5.2 基于快速倾斜镜的波前重构技术的分析

5.3 无波前传感自适应光学系统中关键器件介绍

5.4 本章小结

6 波前重构实验及结果分析

6.1 自适应光学系统波前重构部分实验验证

6.2 实验结果及数据处理

6.3 可变形镜对波前畸变的校正

6.4 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

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摘要

随着技术的发展,人们对通信带宽的需求越来越大,传统的有线通信和微波通信已无法满足日益增长的需求。而自由空间无线光通信技术凭借其独特优势,得到了飞速的发展。无线光通信技术综合了传统无线通信和光纤通信的优势,具有容量大、速率高、成本低、维护难度小、保密性高等诸多优点,在许多领域都有广阔的运用和发展。然而,无线通信由于其通信信道大气介质本身强烈的随机性,在通信过程中会产生吸收、散射等诸多不利因素,影响了系统的通信质量。同时,大气湍流还会使激光波前发生严重的畸变,极大的降低了通信系统的稳定性和可靠性。
  自适应光学技术能很好的抵抗大气湍流对光通信系统的影响。本论文在讨论了传统的有波前传感和无波前传感自适应光学系统的基础上,对原始的GS(Gerchberg-Saxton)算法进行了改进,在GS算法的迭代过程中引入了Aitken收敛加速算法,使算法的波前重构能力得到了加强。另一方面,在无波前传感的自适应光学系统中加入了快速反射镜的使用,通过快速反射镜使激光光束发生偏转,从而实现单一探测器对多平面光强的测量。本论文的最后一部分进行了相关实验,从实验结果上验证了上述理论的分析内容,从实验结果中证实了GS算法改进后性能提升的效果和基于快速反射镜的多平面光强测量法的可行性。

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