快速傅里叶变换湍流相位屏高频误差的补偿方法

基于快速傅里叶变换(FFT)的湍流相位屏模拟方法存在低空间频率及高空间频率湍流分量采样不足的问题。提出了一种相位屏高频误差补偿方法。在这种补偿方法中,通过数值积分计算出未采样部分高频功率谱对应的二维相位自相关矩阵,然后该自相关矩阵经过FFT得到各功率谱采样点需补偿的功率谱值。仿真结果表明,该方法可以很好地补偿高频误差,模拟的相位结构函数误差约为0.1%。     

大气湍流中空间光至单模光纤耦合的跟踪算法

 通过模拟湍流波前的振幅起伏及相位起伏，研究了采用CCD探测器的湍流波前倾斜校正系统的空间光到单模光纤耦合功率的衰落特性，对CCD图像的跟踪算法进行了研究。仿真结果表明，在接收孔径直径与Fried 参数的比值较大时，采用质心跟踪算法的倾斜校正系统的性能很差，耦合光功率会产生严重衰落。提出了一种高斯模板匹配的倾斜校正跟踪算法，在湍流较强时，可以有效地降低耦合光功率的衰落深度，并且可以避免采用质心算法可能出现的大孔径接收性能低于小孔径的不利情况。     

星地激光通信中分布式接收阵列的特性研究

星地激光通信中,发射机对准误差及大气湍流会引起接收信号衰落,对带前置光放大的阵列接收机,分析了分布式接收阵列的抗衰落性能。研究表明,分布式接收阵列对发射机对准误差引起的衰落具有一定抑制作用,阵列中各子接收孔径之间的距离可根据发射机对准误差及湍流的强弱进行优化设计。与传统式阵列相比,分布式阵列可以采用更窄的发射光束宽度,降低对发射功率的要求。分布式阵列的另一个重要特性还在于:当实际发射机对准误差标准差大于设计值时,通过调整阵列各子接收孔径之间的距离,可以在很大程度上降低发射机对准误差引起的功率损失。     

大气湍流对空间光耦合至单模光纤的影响

 根据弱湍理论，考虑湍流强度闪烁、孔径平均效应、湍流波前畸变及耦合系统跟踪误差的影响，导出了空间光到单模光纤的平均耦合效率及耦合功率起伏方差模型。根据Hufnagel-Valley 5/7折射率结构模型，对下行连接及上行连接的平均耦合效率及耦合功率起伏进行了研究。仿真结果表明，对于下行连接，随着地面接收天线孔径的增大，相对功率起伏先是由于孔径平均效应而减小，而后由于湍流波前畸变的影响而逐渐增大；对于上行连接，可忽略湍流波前畸变及孔径平均效应的影响。     

无限长湍流相位屏产生方法

在考虑时间特性的激光大气湍流数值模拟中,构造满足要求的湍流相位屏对大气湍流的模拟尤为重要,为此提出基于多点预测的相位协方差插值方法产生湍流相位屏,由多个已知点的相位值对新插值点的相位值进行预测,推导出了插值点的预测矩阵及其残余方差的表达式,并对插值后生成的相位屏的空间统计特性进行了验证。数值模拟结果表明:该方法产生的湍流相位屏与大气湍流的统计特性符合得较好,随着用于预测的已知点数的增加,模拟生成的湍流相位屏的精度提高,并可以进行连续插值生成无限长的湍流相位屏。