大气湍流信道下一种高斯光斑空间传输的高效耦合方法
CSTR:
作者:
作者单位:

(1.长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022;2.长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022)

作者简介:

张 雷 (1980-),男,博士,副研究员,硕士生导师,主要从事大气光学、自适应光学技术等方面的研究。

通讯作者:

中图分类号:

TN929.1

基金项目:

吉林省重大科技专项课题“高速轻型激光通信组网终端研发”(20230301002GX)、国家重点研发计划(2022YFB3902500,2022YFB2903402,2021YFA0718804)、吉林省教育厅项目(JJKH20220745KJ)和吉林省教育厅科学技术研究项目(QT202102) 资助项目


An efficient coupling method for spatial transmission of Gaussian spot in atmospheric turbulence channel
Author:
Affiliation:

(1.School of Optoe-electronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun, Jilin 130022, China;2.National and Local Joint Engineering Research Center of Space Optoelectronics Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun, Jilin 130022, China)

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    摘要:

    针对大气信道下远距离通信,高斯光束受大气湍流信道影响,导致接收耦合能量低的问题,提出了一种适用于大气湍流信道的高斯光斑空间传输的高效耦合方法。该方法从高斯光斑光强、闪烁指数(scintillation index,SI) 分布特性的角度出发,通过监测光强与闪烁指数的统计数值作为反馈,控制发射端抑制湍流引起的光强闪烁,实现了光束的高效耦合,提升通信系统性能。并通过搭建1 km激光 通信实验进行验证,结果表明:根据信道闪烁监测调整终端后,平均光强从19.63μW增加至24.91 μW,闪烁指数从0.140降低至0.088,通信误码率(bit error rate,BER) 从1.27×10-6降低到1.07×10-10,通信BER在弱湍流条件下改善了4个数量级。该方法能够有效提升大气激光通信系统的性能,为大气激光通信系统的推广与应用奠定基础。

    Abstract:

    In the context of long-distance communication in atmospheric channels,the Gaussian light beam is impacted by atmospheric turbulence,leading to the problem of low energy coupling at the receiver.In order to solve this problem,a highly efficient coupling method for Gaussian spot spatial transmission in turbulent atmospheric channels is proposed.This method takes into account the distribution characteristics of Gaussian spot intensity and scintillation index (SI).By monitoring statistical values of intensity and scintillation index as feedback,the emission end is controlled to suppress turbulence-induced intensity scintillation,achieving efficient coupling of the light beam and enhancing communication system performance.Validation is conducted through a 1 km laser communication experiment.The results indicate that after adjusting the terminal based on scintillation monitoring,the average optical power increases from 19.63 μW to 24.91 μW.The scintillation index decreases from 0.140 to 0.088,and the communication bit error rate (BER) drops from 1.27×10-6 to 1.07×10-10.Under weak turbulence conditions,the communication BER decreases by four orders of magnitude.This way effectively enhances the performance of atmospheric laser communication systems,laying the foundation for the widespread adoption and application of atmospheric laser communication systems.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王伯文,张雷,王潼,董科研,庞迪月,于笑楠.大气湍流信道下一种高斯光斑空间传输的高效耦合方法[J].光电子激光,2025,(5):547~554

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  • 收稿日期:2023-12-14
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  • 在线发布日期: 2025-03-26
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