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大气光通讯系统设计及相关测试技术与研究

作　者: 杨牧
导　师: 魏计林; 杨旭东
学　校: 太原科技大学
专　业: 光学
关键词: 大气激光通信 激光器 Herriott吸收池 波分复用 误码率
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 52次
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内容摘要


激光信息在大气中传输是目前大气光学领域最为活跃的研究热点之一。由于激光本身所具有的高强度、高相干性、高单色性和高方向性等特性，从而有容量大、波束窄、速度快、保密性好和抗干扰性强等优点，因此激光成为无线光通信中最理想的载体。由于大气折射率的随机起伏，激光在大气湍流中传输一定距离后，光束将发生扩展，光强将出现起伏，光束所带的信息受到不同程度的破坏或丢失，这些都严重地影响了激光通信的性能。其次激光束与大气中的分子、气溶胶等微粒的散射和湍流效应对信息传输、接收和利用都有较大的影响，从而使大气激光通信系统的研究难度增加，研究进程缓慢。因此，深入研究激光束在大气中的传输特性，对无线光通信的应用具有重要的现实意义。本文首先介绍了大气光通信的传输特性和国内外的研究现状，主要研究了大气激光通讯系统主要模块的工作原理，并分析各模块的主要功能，重点研究通信系统的光发送模块、接收模块以及光学传输模块，并设计了各部分的电路图和主要光学装置的结构和参数的选择进行分析。为了在实验室内实现较长的有效光程，因此在典型的Herriott型光学长程池基础之上设计了新型光学长程装置。利用OPtiSystem软件对多路光信号的复用技术进行仿真分析。最后，在FSO自由空间光通信试验平台以及Herriott多光程池来完成数据的双向传输和误码率测试实验。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 本课题的研究背景  9
  1.2 现阶段主要的通信模式  9
  1.3 大气激光通信的特点  9-11
  1.4 国内外激光通信发展现状  11-13
    1.4.1 国外研究现状  11-13
    1.4.2 国内研究现状  13
  1.5 本文主要研究的几个关键技术  13
  1.6 本论文的主要结构与组成  13-15
第二章 大气激光通信原理与系统设计  15-19
  2.1 FSO 系统总体设计  15-16
  2.2 通信系统各部分功能概述  16-17
    2.2.1 激光发射端机  16
    2.2.2 信号接收端机  16-17
    2.2.3 光学长程反射池  17
  2.3 激光光源的调制方式  17-18
  2.4 通信系统的设计指标  18
  2.5 本章小结  18-19
第三章 大气激光传输链路的设计方案  19-31
  3.1 激光光源  19-22
    3.1.1 大气激光通信系统对光源的要求  19
    3.1.2 大气对激光信号的影响  19-22
  3.2 激光器的选择  22-24
    3.2.1 常用激光器性能比较  22-23
    3.2.2 垂直腔半导体激光器  23-24
    3.2.3 激光器的选择  24
  3.3 激光器驱动电路  24-28
    3.3.1 MAX3740 驱动芯片  24-25
    3.3.2 典型应用电路  25-28
  3.4 接收电路的设计  28-30
    3.4.1 光电探测器的选择  28
    3.4.2 信号处理电路设计  28-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章 光学长程反射池的光学设计  31-39
  4.1 Herriott 型长程池的发展  31-32
  4.2 Herriott 型长光程理论  32-33
  4.3 改进型的 Herriott 型光学长程池  33-38
    4.3.1 高斯光束的 ABCD 传输理论  33-34
    4.3.2 新型长程池的光学设计  34-36
    4.3.3 影响反射次数的因素与计算结果  36-38
  4.4 本章小结  38-39
第五章 多路激光信号的调制与解调的设计方案  39-45
  5.1 波分复用技术传输原理  39
  5.2 WDM 系统组成  39-40
    5.2.1 光波长转换器  39-40
    5.2.2 波分复用器：合波器与解波器  40
    5.2.3 中继线路单元  40
  5.3 OPtiSystem 仿真软件的介绍  40-42
    5.3.1 OPtiSystem 的应用  40-41
    5.3.2 OPtiSystem 功能实现  41-42
  5.4 基于 OPtiSystem 的 FSO 仿真模型  42-44
    5.4.1 OPtiSystem 仿真应用  42-43
    5.4.2 仿真结果分析  43-44
  5.5 本章小结  44-45
第六章 系统调试与误码率的检测  45-53
  6.1 光路搭建与光学长程系统的调节  45-46
  6.2 通信实验测试  46-51
    6.2.1 通信数据测试  46-47
    6.2.2 误码率的监测  47-50
    6.2.3 误码率测试仪测试代码  50-51
  6.3 本章小结  51-53
第七章 总结与展望  53-55
  7.1 全文总结  53-54
  7.2 展望  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61-62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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