大气湍流对无线激光通信误码率的影响

介绍了激光信号通过大气时的湍流谱模型,分析了单孔径和多孔径发射及湍流的相干性对光强起伏的影响．通过分析得出多孔径发射可以增加接收面上的相干面元,从而减小光强起伏方差．最后对单孔径发射和多孔径发射以及多孔径发射下相关系数对系统误码率的影响进行了分析,阐述了长波长、多孔径能够有效降低误码率的机理．     

无线激光通信系统传输误码率的研究

大气湍流是影响无线激光通信的主要因素,建立了大气湍流环境下无线激光通信系统传输误码率的数学模型,并用Matlab对不同湍流条件以及不同波长传输时的误码率进行了仿真,结果表明,湍流越强、传输距离越远的情况下,系统的误码率相应越高。     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

大气湍流对激光传输的影响

当激光在湍流大气中传播时,大气湍流折射率场的起伏导致了激光波震面的畸变,破坏了激光的相干性,而相干性退化将削弱激光的质量,表现在光束相位的随机起伏、光束的随机漂移、能量在光束截面上的重新分布（畸变、展宽、破碎等）以及由此而引起的光强起伏等。本文介绍了大气湍流的形成及基本特性,并着重讨论了湍流对激光传输的影响。     

大气湍流对IM/DD无线激光通信系统误码率的影响

分析了湍流大气中的高斯光束传输模型,忽略系统其它噪声,仅考虑大气湍流和量子噪声引起的系统误码率.推导出了大气湍流和量子噪声与系统误码率之间的关系,然后通过数值仿真,分析了大气湍流和量子噪声对IM/DD无线激光通信系统的影响.结果表明:在一定通信距离下,增大接收天线孔径或者发射光束的腰斑半径,能够有效减小大气湍流造成的系统误码,提高系统对湍流的抗干扰能力.这为设计更合理的无线激光通信系统提供了理论依据.     

空间光通信中高斯光束传输闪烁指数测量系统

基于ARM9嵌入式MCU设计并制作了闪烁参数测量系统,利用该系统对激光在实际湍流中的闪烁指数进行实验测量.在实际测量中,证明该系统能实时地测量激光在湍流大气中传输的闪烁指数.实验结果表明:当高斯光束在湍流大气中的传输距离越大,其闪烁指数越大;在相同位置处,高斯光束的闪烁指数随着湍流强度的增加而增大.     

涡旋光束嵌套高斯光束在湍流大气中的传输

研究大气湍流波像差中的散焦和像散两种低阶像差对聚焦涡旋光束嵌套高斯光束焦面光强的影响,并用数值模拟的方法分析接收焦面平均光强分布随光束聚焦距离、拓扑荷数、湍流强度等参数的变化特性.结果表明:随着传输距离和大气折射率结构常数的增大,复合光束焦面光强峰值降低,光斑半径增大,光斑漂移现象明显,而接收焦面内的光强分布仍保持其高斯分布规律.说明涡旋光束和高斯光束经大气湍流后具有相同的强度起伏,有利于接收端的相干检测.     

自由空间光通信中的数字喷泉码方法

为了克服大气衰减和光强起伏对自由空间光通信性能的影响,信道编码是解决大气湍流信道影响的关键技术.数字喷泉码是一种无固定码率的信道编码方法,其中度分布是数字喷泉码设计的基础,本文采用开关度分布的方法,并给出其开关点最佳值.实验仿真结果表明,分别在自由空间光通信系统的弱湍流和强湍流环境条件下,数字喷泉码相比于RS码有较好的编码增益,数字喷泉码中的开关度分布相较于二进制指数度分布、鲁棒孤子度分布,在相同的信噪比条件下,开关度分布的误码率更低,信息速率的下降趋势也最少,同时双开关度分布与单开关度分布相比,对于自由空间光通信系统的性能提升更大.因此,双开关度分布数字喷泉码能有效抑制大气湍流的影响,大幅度地提高自由空间光通信系统性能.     

对流湍流发生池的设计与性能

本文介绍了用于模拟大气湍流的对流湍流发生池的结构设计与主要技术参数。通过不断的测试与改造,使湍流池的温度起伏谱与大气湍流相似,而且可方便地对湍流强度进行控制,具有较好的重复性、平稳性,可用于自适应光学的补偿实验,是激光传输和光学工程实验的理想装置。     

复宗量厄米双曲余弦高斯光束在湍流大气中的传输特性

根据广义的惠更斯-菲涅耳原理,推导了复宗量厄米双曲余弦高斯(EHChG)光束在湍流大气中传输时光强分布的理论公式,并研究光束在湍流大气中的传输变化规律.研究发现,EHChG光束在湍流大气中传输时,光强分布均趋于高斯分布.在湍流大气的影响下,EHChG光束由完全相干光变成部分相干光,并且随着传输距离和湍流强度的增加,光束...     

激光场特定方向上量子噪声实部和虚部之间的耦合效应

本文用二维气体激光模型对量子噪声的实部和虚部存在耦合的激光场进行了理论分析,利用分离变量法通过福克—普朗克方程导出了振幅在特定方向上的定态激光场强度分布函数的解析式,算出了定态激光强度的平均值,方差和偏斜度,通过计算发现,在特定方向上激光场强度的涨落并不随噪声间的耦合单调变化,它在一定的带宽范围内上下起伏。     

戈壁地表野外风速脉动特征

【目的】探究戈壁地表野外风场不同高度风速脉动特征,为进一步湍流情况下风蚀研究奠定基础。【方法】2015年春季在新疆卡拉贝利工程区实测了戈壁地表不同高度瞬时风速,利用统计学方法(标准差、曲线估计等)从风速脉动和脉动强度、湍流度,以及三者与风速之间的关系等角度分析戈壁地表风速脉动特征。【结果】不同高度的瞬时风速和风速脉动在时间序列上变化非常复杂,但变化趋势一致。大风时段(0～50 min),风速脉动幅度非常大,最大接近6 m/s,但90%以上集中在Symbol|A@0～3Symbol|A@ m/s。风速脉动幅度随风速增强而增大,随距地表高度增加而增大。风速脉动概率分布符合高斯分布。不同高度的风速脉动强度与风速均呈一元线性关系,风速越大,风速脉动强度越大。风速脉动强度最大值2.41 m/s。在距地表0～2 m高度内,湍流度在0.14～0.21之间变化,平均约为0.17,湍流强度较高,此高度内湍流度与高度、平均风速无明显关系。【结论】戈壁地表风速脉动具有非平稳性,随风速增强而增大,尤其是大风天气下研究风蚀不能忽略风速的脉动性。     

大气激光通信链路功率分析研究

在现代激光通信传输中,大气对光传输过程中的衰减和起伏影响,已严重影响了激光通信的发展。为提高通信距离、速率和通信质量,抑制大气对激光通信的不利影响是十分重要的。本文针对野战激光通信环境,对激光在大气中的传输模型进行通信链路功率计算,对大气对光功率的衰减和损耗进行了分析,为实际大气激光通信的应用提供一定的理论依据。     

用算子法处理染料激光方程

近年来,有关染料激光统计性质的研究十分活跃,提出了不少的理论模型和数学方法.其中根据半经典Maxwell-Bloch理论,Aguado等提出了白增益噪声模型,算子     

信号直接调制色泵噪声的单模激光光强涨落

应用线性化近似方法计算了信号直接调制方式下由具有色关联的色泵噪声和色量子噪声驱动的单模激光增益模型的光强相对涨落，分析了噪声和调制信号等参量对光强相对涨落的影响，结果表明，泵噪声自相关时间与量子噪声自相关时间及其比值对光强相对涨落起到重要的作用．     

单模激光中的饱和效应与色泵噪声

研究了单模激光色损失模型和色增益模型的统计性质,得到了其光强定态几率分布、光强平均值和ｎ 阶矩的解析表达式,分析了单模激光中的饱和效应．通过比较发现当电场空腔衰减速率较大,泵参数ａ０ 较小时,两模型给出的结果的差别较小;反之,差别较大．噪声的关联时间对两模型的结果也有很大的影响．     

相关色噪声的激光损失模型的定态性质分析

应用近几年发展的处理色噪声的近似方法,计算了具有白联的不同自相关时间的加法色噪声和乘法色噪声驱动的单模激光三次方模型的场幅定态几率分布及其均值、协方差,分析了在阈值上时,激光光强均值和协方差受噪声间的关联强度和噪声的“颜色”的影响。     

浸没循环撞击流反应器压力波动信号的小波分析

为了深入了解反应器中压力波动的频率特性及产生原因,基于小波变换方法对浸没撞击流反应器中测得的压力波动信号进行分析·从不同尺度上提取信号并计算波动能量,并对压力波动信号在频域上的分布进行分析·确认波动能量主要集中在1kHz之下的范围内,对能量空间分布的分析证明了波动强烈区域是关于轴及关于撞击面对称的·根据强烈波动空间位置的不同将波动频率划分为三个范围,并分析了各范围波动产生的原因·随螺旋桨转数的增加,各尺度的波动能量总体增强,频率分布有一定的变化·对强度的体积积分结果显示主流体旋涡产生的波动能量占主要部分·     

三阶近似激光模型线性化近似适用范围的分析

采用具有实虚部关联的量子噪声和泵噪声驱动的三阶近似激光模型,运用线性化近似方法计算了光强关联函数和光强相对涨落,在一定的近似条件下分别讨论了量子噪声强度、泵噪声强度、量子噪声实虚部关联系数对光强相对涨落的影响,并对线性化近似方法的适用范围进行了详细的分析,得出在小噪声、远离阈值时,线性化近似方法适用范围扩大;小噪声、远离阈值且当量子噪声实虚部无关联时,线性化近似方法适用范围最大的结论．