大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响
Influence of atmospheric turbulence on coherent detection performance of space coherent optical communication作者机构：燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2024年第73卷第10期
页 面：203-211页
核心收录：
基 金：国家重点研究发展计划(批准号:2019YFC1407904) 河北省自然科学基金(批准号:F2022203011) 河北省高等学校科学技术研究项目(批准号:QN2022112) 自然资源部海洋观测技术重点实验室开放基金(批准号:2021klootA07)资助的课题
摘 要：空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.
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