星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响

提出了一种针对反射式光学天线的简单椭圆高斯模型来描述局部波前畸变,研究了星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响。理论分析和仿真结果表明:局部畸变半径、畸变深度以及畸变位置是影响捕获精度的主要因素;捕获偏差随着畸变半径以及畸变中心相对于光束中心的距离的增大而增大;随局部畸变深度的增加呈周期性振荡衰减变化,且振荡周期和峰值对应的畸变深度不依赖于其它畸变参数。对口径为240 mm的反射式接收天线系统,当遮挡比为0.15时,局部畸变引起的捕获偏差近似可达0.5 μrad。为了减小捕获偏差,所需的光学元件的加工精度应远高于0.25λ。     

空间光通信的到达角起伏实验研究

2006年上半年进行了距离为3 200 m的光束传输实验,对到达角起伏进行了24 h昼夜观测。实验中,每分钟进行一次连续测量,每次以1 kHz的信号采样频率连续采集10 s,得到10 000个到达角起伏实验数据,并反映了0.2~500 Hz频段的信息。根据高采样频率下的到达角起伏昼夜观测数据,分析了到达角起伏效应,并通过到达角起伏时间平滑因子,对曝光时间的平滑作用进行了研究。昼夜观测实验结果表明：在天气阴霾、能见度低的情况下,到达角起伏会显著减小;在强湍流区,到达角起伏出现饱和效应,在弱湍流区,到达角起伏的强度随着湍流强度的增加而增强;到达角起伏幅度随着曝光时间的增加而减小,由归一化协方差拟合关系得到的时间平滑因子计算结果与实验直接分析得到的结果一致。     

各国空间光通信系统的比较分析

本文以各国空间光通信研究情况及各国空间通信系统参数进行了介绍，产对国内空间光通信系统所需元器件情况进行了分析，对我国空间光通信系统应采用的技术及器件提出了初步设想。     

自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

自由空间光通信（FSO）具有高带宽、不需要铺设光纤、部署迅速、低功率损耗等优点,得到了广泛的关注。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别考虑弱、中、强三种大气湍流强度,结合相位噪声,研究了相干探测的圆偏振调制系统的性能,推导出了误码率和中断概率的闭合表达式。在不同的大气湍流强度和相位噪声的情况下,仿真分析了相干探测的圆偏振调制系统的性能,并与直接探测系统的误码性能进行比较,结果表明,采用相干探测系统的误码性能优于直接探测系统。因此,在圆偏振调制系统中,采用相干探测方式可减小大气湍流的影响,大大降低了误码率,提高了系统的通信性能。     

星地激光通信中地球背景辐射的抑制研究

研究了星地激光通信中地球背景辐射及其抑制技术。推导出了不同轨道处星上终端的地球背景辐射入瞳功率理论公式,提出了固有杂散辐射的概念,并对其作了理论推导。针对一个典型的终端对其地球背景辐射进行了理论计算,并设计了不同形式的遮光系统。最后利用光学仿真软件 LightTools 对不同轨道高度、不同遮光系统形式的星上终端的杂散辐射进行了仿真,得到了轨道高度以及遮光系统形式对杂散辐射的影响曲线,并对其作了分析。为星地激光通信中星上终端的地球背景辐射提供了理论依据,为星上终端的遮光系统设计提供了仿真依据。     

激光星间链路中天线扫描捕获技术实验室模拟研究

对激光星间链路中的天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。首先建立了天线扫描捕获理论模型 ,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间关系进行了数值仿真分析。设计实现了一套天线扫描捕获实验室模拟系统 ,通过模拟实验对部分数值分析结果进行了验证 ,实验结果与数值分析结果基本符合。     

基于移动窗口法的城市遥感生态质量评价研究

为进一步提高城市生态监测的精确度,在前人开展的城市生态遥感监测研究的基础上引入“区域尺度”的概念,充分考虑小区域范围内不同地物间的交互作用,并利用移动窗口模型(Moving Window-Remote Sensing Ecology Index, MW-RSEI)对沈阳市浑南区的遥感影像进行逐像元分析。实验结果表明,MW-RSEI模型和生态遥感监测模型（Remote Sensing Ecology Index, RSEI)在整体生态评价趋势上表现出一致性。但MW-RSEI模型对城市生态中的细节区域表征更明显。考虑到建筑及裸地周围植被的影响,其较差生态区域的占比仅为6%,生态评价为优的区域占比为11%。研究区生态评价结果表现得较为连续,并未出现明显的断层现象。该结果具有现实意义且与实际生态分布更为符合。MW-RSEI模型在城市生态监测中更为适用,可为相关部门提供一定的技术参考。     

空间光通信系统发射光束准直特性研究

提出一种前端直接耦合光纤平凸透镜的聚合物直光锥光准直系统.通过具体地对直光锥的端体结构参数进行优化设计以得到高耦合效率准直精度的直接耦合式聚合物直光准直系统.并利用光线传输理论和仿真实验,论证了直光锥的锥角和锥长准直效能的较大影响.结果表明,选择合适的锥角和锥长能达到十微弧度级准直精度,能较好地满足空间光通信系统远距离发射和接收对于光束质量的要求.此外,理论数值和仿真实验同样验证了该直接耦合式直光准直系统对于较大发散角的发散光束具有较好准直效果.     

潜望式空间光电目标捕获终端脉冲控制方法研究

 潜望式光电终端由于其光学系统不在回转机构中,可以大大减少系统的重量,所以近年来被广泛地使用在空间光电系统中.但是其非对称式结构会因为空间环境中的低温、真空条件发生冷焊现象而引起终端中转台的摩擦力矩呈非线性状态,进而影响控制器对转台的控制精度.针对该问题,本文提出了一种利用软件方法实现的"动态润滑"的概念,通过高频脉冲叠加PID控制方法,在闭环控制器的输出端叠加高频脉冲因子,使得系统处于动态稳定的状态,实现对转台轴承的动态"润滑",补偿了摩擦力矩,使控制器输出无死区,从而有效地保证控制器输出的线性度.最后还通过利用高低温环境试验验证了该控制方法的实际效果.试验中实测得转台在温度由-30℃~50℃期间的定位精度均小于10μrad,正弦曲线跟踪精度小于28μrad,并且分布较为均匀.实验结果表明,采用高频脉冲叠加PID控制方法达到了补偿摩擦力矩的效果,实现了在温度环境变化较大的条件下对光电终端进行高精度、稳定控制,满足对在空间任务中的瞄准和跟踪要求.     

不同晶体结构Gd2(MoO4)3:Eu3+荧光粉的合成及其发光性能研究

采用溶胶凝胶-燃烧法,柠檬酸为络合剂合成出系列Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.XRD分析表明:稀土离子与柠檬酸为1:0.5时,800℃热处理获得单斜结构的Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉.单斜结构的Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉到正交结构的Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉的转换可以通过改变稀土离子与柠檬酸摩尔比和热处理温度等合成条件实现.Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉的形貌受合成条件的影响.荧光光谱研究表明:Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉的主发射峰位于616 nm处来自于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁.正交结构的Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺荧光粉发射强度明显高于单斜结构的荧光粉.计算⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值表明:正交结构的Gd₂(MoO₄)₃:Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性较高。