像差及湍流对90°空间光混频器性能的影响研究 |
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引用本文: | 宫喜宇,张鹏,吴潇杰,南航,郭代芳,王超,佟首峰.像差及湍流对90°空间光混频器性能的影响研究[J].光子学报,2021,50(4):66-80. |
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作者姓名: | 宫喜宇 张鹏 吴潇杰 南航 郭代芳 王超 佟首峰 |
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作者单位: | 长春理工大学 光电工程学院,长春 130022;长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,长春 130022;长春理工大学 光电工程学院,长春 130022;长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,长春 130022;深圳鹏城实验室,广东 深圳 518052 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(Nos.61705019,61805028);吉林省科技厅自然基金(No.20180101338JC);吉林省国际科技合作项目(No.20200801053GH);吉林省教育厅基金(Nos.JJKH20200752KJ,JJKH20190563KG)。 |
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摘 要: | 光信号在大气湍流中发生畸变,畸变光信号经过有缺陷的光学天线和空间光混频器后,存在混频效率低及抖动的问题。针对空间输出型和单模输出型的90°空间光混频器,推导了带初级像差的90°空间光混频器模型,并研究了湍流对混频效率的影响。仿真结果表明,对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差、离焦、彗差和像散分别导致混频效率下降9.8%、0.6%、0.36%、0.02%和0.01%。对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散、离焦、彗差和球差分别导致混频效率下降14.11%、8.39%、6.35%、2.63%和1.13%。湍流强度Cn2小于6.4×10-17m-2/3时,空间输出型比单模输出型混频器的混频效率高19%以上,在湍流强度Cn2大于6.4×10-16m-2/3时,两者混频效率接近于0。最后设计加工了空间输出型和单模输出型90°混频器,并搭建性能测试平台。对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差和离焦导致混频效率下降52%、10%和6%;对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散和离焦导致混频效率下降65%、24%和11%,其他像差对混频效率没有影响。湍流对混频器性能影响的实验结果显示,空间输出型光混频器中频信号值的标准差为21.388,该值远低于单模输出型标准差247.442。
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关 键 词: | 空间相干光通信 90°空间光混频器 波前像差 大气湍流 混频效率 |
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