一、大气激光通信准直光学系统设计（论文文献综述）
尹奔康[1]（2021）在《空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究》文中研究指明自由空间光通信（Free Space Optical Communication,FSO）与微波通信相比具有保密性好、通信容量大以及抗电磁干扰能力强等优点。因此FSO通信在近年来得到了广泛的应用。在FSO系统中经常会使用到一些光器件,如掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA）,波分复用器（Wavelength Division Multiplexer,WDM）等,这些器件大多是采用单模光纤输入光信号。因此,空间光与单模光纤的耦合技术是FSO系统面临的关键技术之一。因为单模光纤纤芯直径很小,采用其输入光信号时,人工实现耦合对准变得尤为困难,因此可以考虑用自动对准的方法降低耦合对准的难度。本论文针对该问题,研究了空间光-单模光纤耦合自动对准技术,主要工作如下:1.依据模场匹配原理,分析了在理想情况下,通过透镜把空间平面波耦合进单模光纤的耦合效率,并仿真分析了轴向、径向、角度这三种对准偏差对单模光纤耦合效率的影响。2.采用三种不同位移方式的压电陶瓷,设计了一种五自由度空间光-单模光纤耦合装置,并根据三种压电陶瓷的工作条件设计了对应的恒压直流供电和电压放大电路。介绍了连接三种压电陶瓷的结构及固定该结构与单模光纤的设计。3.依据自动对准系统的工作原理,设计了用于驱动和控制压电陶瓷的AN9767模块的驱动程序和基于FPGA开发平台的上位机指令串口接收程序及指令包解析程序。4.搭建了基于单模光纤耦合装置的空间光-单模光纤耦合自动对准实验平台,编写了随机并行梯度下降算法（Stochastic Parallel Descent Algorithm,SPGD）,以耦合进单模光纤中的光功率大小为系统性能评价函数,实现空间光与单模光纤耦合的自动对准。实验结果表明:采用所设计的耦合装置并结合随机并行梯度下降算法可以实现空间光-单模光纤耦合的自动对准,耦合系统闭环后的耦合效率可达约53.2%,设计方案对空间光-单模光纤耦合自动对准系统的研究具有重要意义。同时该耦合自动对准装置具有结构小巧,精度高和易于搭建等优点。
雷景文[2]（2021）在《空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究》文中指出空间激光通信技术使用激光作为信息传输载体,保密性好、容量大、速率高;其探测方式包括振幅探测和相干探测两种体制,其中相干探测具有灵敏度高,传输容量大的特点,是远距离激光通信的研究热点。常规的激光通信系统大多为单一探测体制,通信方式不灵活,无法满足多谱段空间通信的需求。使用不同探测体制的终端组合可解决此问题,但会使终端的体积、成本大大增加,难以适用,因此将其进行一体化整合设计成为该问题的最佳解决方案。终端光学系统作为整合接收系统的核心部件,必须具备像质良好、结构紧凑等特点。在相干通信光学系统中,使用圆偏振光作为信号光,除了要求波像差较小以外,还要求光学系统具有良好的保偏能力来保证系统的通信性能。本文针对多谱段复合探测体制的激光通信光学系统进行设计,并对其进行偏振特性分析,包括以下内容:首先,通过调研激光通信终端的国内外发展现状及查阅相关资料,提出本文的多谱段复合探测体制的激光通信光学系统;对相干通信系统偏振特性的研究现状进行介绍,指出目前研究的不足之处,提出本文要分析的主要问题。其次,根据实际设计需求,对激光发射结构进行了初始结构计算,使用光学仿真软件ZEMAX进一步优化结构;对信标光、信号光接收系统分别进行优化设计,并利用中继分光元件实现了三路接收系统的整合设计。结果表明,发射系统具有良好的准直效果;接收系统能量集中,MTF接近衍射极限,实现了系统的多谱段复合探测需求。然后对光学系统进行了检测及性能分析,测试及分析结果表明该光学系统综合性能良好,可应用于近、中程距离通信链路中。最后,以本文设计的激光通信光学系统为基础,基于三维偏振光线追迹算法,仿真及定量分析了系统中正交反射镜组的偏振特性,推导了该系统的偏振传输解析表达式,在入射圆偏振光的情况下,计算及仿真了出射光束的偏振态。研究分析了振镜的摆扫运动对正交反射镜偏振特性的影响,提出了减小系统偏振误差的有效措施,并给出了系统实际应用过程中的偏振补偿方案。
刘永凯[3]（2021）在《大气湍流对单模光纤耦合效率影响的理论分析与实验研究》文中提出激光通信技术是一种以激光为载波的通信方式,是航空航天及国防军工领域的关键通信技术,并正逐步融入民用领域。在大气环境中应用激光通信技术时,受大气湍流干扰,接收端空间光信号到单模光纤的耦合效率及稳定性显着下降,严重影响了通信质量。高效、稳定的光纤耦合效率是实现高速大气激光通信的前提和保障,空间光到单模光纤耦合效率问题已成为制约大气激光通信技术亟待解决的技术瓶颈。自适应光学技术是目前解决大气湍流对光信号干扰,提高耦合效率的最佳方法。由于自适应光学技术最初目的是解决天文观测中大气湍流对成像质量的影响问题,因此传统的自适应光学系统大多是针对成像需求进行设计的,专门针对激光通信系统需求的设计及研究相对较少。基于上述背景,为研究大气湍流对激光通信系统中单模光纤耦合效率的影响机理,探索抑制大气湍流对耦合效率的影响方法。本文针对激光通信链路,分析了大气湍流空间频率与时间频率特性对耦合效率的影响,以耦合效率为依据分析了激光通信系统对自适应光学系统校正能力的需求,给出了自适应光学系统校正残差裕度、模式数目及系统带宽的分析与设计方法,并通过实验验证了自适应光学系统对耦合效率及通信质量的优化作用。本文主要进行了以下工作:1.基于经典理论分析了大气湍流的成因与折射率起伏效应,对比了几种经典的大气湍流模型,以HV模型为基础,分析了典型激光通信波段下大气湍流的特点。2.推导了可快速计算像差空间模式对耦合效率影响的数学模型,分析了光学系统参数对耦合效率的影响,以Noll泽尼克序列为基础,分类讨论了不同类型的像差模式对耦合效率的影响,针对特定耦合效率阈值分析了自适应光学系统倾斜和高阶校正残差的裕度范围。通过实验验证了像差模式对耦合效率影响的分析结果。3.分析了波前整体倾斜像差对耦合效率的影响,针对激光通信系统需求对整体倾斜校正系统的器件特性及校正带宽进行了研究。建立实验环境,验证了不同泰勒频率的模拟湍流扰动下,整体倾斜校正系统的校正能力。实验结果显示,对于系统静态噪声闭环后G倾斜STD值小于0.3μrad,在动态模拟湍流,最大抑制比超过-30d B。4.分析了高阶像差校正系统关键参数及系统带宽对耦合效率的影响,给出了校正系统规模、校正像差数目及系统带宽与耦合效率的关系,建立了激光通信自适应光学实验系统,在不同强度的模拟湍流下验证了校正系统对耦合效率的优化作用。在格林伍德频率为120Hz的模拟湍流扰动下,实现了平均耦合效率40.83%,光功率抖动0.48d Bm。在模拟湍流信道中进行了激光通信实验,实现了统计时间内的100%帧同步,无交织编码情况下平均误码率达到4.6*10E-5。本文的上述研究内容,能够为以单模光纤耦合效率为评价依据的激光通信自适应光学系统的研究与设计工作提供关键理论依据与技术支撑,为深入研究激光通信自适应光学技术提供重要参考。
王振宇[4]（2021）在《小型便携式激光通信接收系统的设计与实现》文中指出小型便携式激光通信系统是一种基于空间激光通信的新兴通信装置,优势为延迟短、通信速率高、抗干扰性强、体积小及保密性好等,是解决保密部门通信、突发应急事件通信、特殊与临时场合通信、军用和民用研究领域信息交换的最佳途径,能够解决“最后一公里”问题,具备巨大价值意义。所以,这一通信方式在今后具有良好发展潜力,具有广阔的应用空间。本文设计了一种适用于短距离的小型便携式激光通信接收系统,并测试了系统的通信性能。第一部分,本文探讨的是大气效应对激光通信的影响问题,深入分析大气散射效应与大气吸收理论模型,得到系统对应的通信波长1550nm。针对大气湍流影响的系统误码率开展研究,为后续设计大气湍流闪烁效应抑制方法提供理论基础。基于大气效应和系统体积等多方面因素,选取了与本系统相符的通信机制。第二部分,对小型便携式激光通信系统链路的各种损耗因素进行分析。针对链路方程而言,除大气影响因素外,讨论对系统性能造成影响的因素,包含损耗的对准误差、扩展损耗等。深入分析链路上损耗的主要参数,得到了系统所允许的最大光轴偏角和接收最大视场角。对不同像面偏差情况下的链路能量进行仿真与分析,获得子系统设计的相关技术要求。第三部分,完成了系统的设计研制及性能测试。对比常见的各种接收天线特征,讨论了常见激光通信接收天线的类型,进而完成了光学子系统的设计。同时,基于APD探测器,提出了一种控制闪烁方差的大气湍流抑制算法,并以该算法为基础设计了一种带有闪烁方差自动增益控制接收器。在对接收系统机械结构的设计基础上,完成了样机的组装。通过室内测试实验,进行了同轴度标定和对准测试工作。通过外场实验,测试了系统在湍流环境下的抑制效果和通信性能,得到了实际的链路接收能量。结果表明,系统的通信误码率降低至1E-12以下,系统对于闪烁方差的抑制能够达到3倍以上,有效缓解了大气湍流引起的光强闪烁问题,进一步验证了本系统的可行性。
安岩,董科研,李响,江伦,高亮[5]（2020）在《基于3×3光学矩阵的微透镜阵列激光通信光学系统设计》文中研究表明基于微透镜阵列形式设计了新型大视场激光通信接收光学系统,并提出了完整描述微透镜阵列光传输的3×3光学矩阵模型,讨论了各光学元件倾斜角度和偏心对像面高度和出射角度的影响规律。针对微透镜阵列光学系统形式的设计要求,给出了合理的倾斜角度和偏心的公差范围,在完成积分透镜光学系统像差讨论的基础上,采用设计和仿真相结合的方式实现了大视场激光通信接收光学系统设计,并验证了三维矩阵模型的正确性。通过样机研制、匀光测试和视场测试,最终实现了视场角达0.9°、均匀性达86.58%的新型激光通信接收光学系统,实验测试数据与理论仿真数据相吻合。关于激光通信链路方面的讨论分析进一步证明了微透镜阵列光学系统应用在激光通信系统中的可行性和优越性,为激光通信接收光学系统的设计和研制提供了新思路和新方向。
李庆[6]（2020）在《空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究》文中认为空间光通信技术具有数据传输速率高和抗干扰能量强等优点,逐步应用于深空通信和大规模组网等领域。星载光通信终端通过捕获、跟踪、瞄准（Acquisition,Tracking and Pointing,ATP）系统检测入射光束角度,控制光学天线指向,以建立稳定的通信链路。为降低终端的功耗和体积,新一代ATP系统正在向无独立信标光的光束位置检测技术演进。此类ATP系统舍弃了单独的信标激光器,而是从信号光中分离出部分光束作为信标光,这使得光束位置探测器接收到的光束能量降低。此外,为满足卫星大规模组网的灵活性,通信终端中收发激光束处于相同的波段并共用部分光学组件,造成部分本地出射信号光会被反射,并和接收光一起进入光束位置探测器中。因此,如何对微弱信标光进行精确位置检测是一个非常重要的问题。针对该问题,论文选用了灵敏度高,可直接输出连续光电流信号的四象限探测器（Four-quadrant detector,QD）,从线谱信号增强的角度研究对强噪声的抑制和对强干扰信号的分离。论文的主要工作如下:（1）研究了QD的检测模型,分析了其主要噪声分布模型。QD根据其输出的4路光电流幅度的比值来检测光斑位置,其检测精度受光斑半径、光斑位置和输出信噪比（Signal to noise ratio,SNR）的影响。因此,基于QD的光斑位置检测技术的核心是:如何在强噪声环境中提高对光电流信号幅度值的检测精度。而影响QD的主要噪声有背景辐射噪声、热噪声和散粒噪声,这几类噪声都可以等效为宽带高斯噪声。（2）论文利用单频信号对光束进行强度调制,将QD输出信号转换为线谱信号,从而用线谱信号分析的方法提高光束位置检测精度。线谱信号的能量集中在某一频点之上,因而常用的快速傅里叶变换（Fast Fourier-transform,FFT）可从噪声中提取到QD输出光电流的幅度值。实验中,在输出信噪比为-7.83d B时,直接FFT法对光斑的位置检测的绝对误差维持在0.016mm以内。但直接FFT法的缺点在于:没有抑制噪声,导致噪声基底过高,当信噪比降至-10d B以下时,该方法无法提供足够的信噪比增益,不能保证光束位置的检测精度。（3）针对直接FFT法提供的信噪比增益不足的问题,论文提出了加窗时域反卷积（Windowed time reversal convolution,TRC）和循环互相关（Cyclic cross-correlation,CCR）线谱增强算法抑制强噪声,以获得较大的信噪比增益,解决了极低信噪比条件下,对微弱光斑进行精确位置检测的问题。TRC算法利用线谱信号在时域中的自相关特性,改变了有效信号和噪声的能量分布状态,将有效信号的能量分散在信号包络之中,而将相互独立的宽带噪声信号能量集中在0时刻处。由此,可通过窗函数抑制噪声而保留有效信号,增强信号线谱,达到精确检测微弱光电流信号谱线幅度的目的。但该方法在抑制噪声的同时,牺牲了部分有效信号能量,导致光束位置检测结果的线性度降低。针对TRC算法检测结果线性度较低的问题,论文提出了CCR算法进行微弱光电流信号的幅度检测。该算法通过构建一组无限长的参考信号,可循环与检测信号进行多次互相关运算,在时域中对有效信号进行反复累积,而互不相关的强噪声则在无法产生累积效果。因此,CCR算法可在不损耗有用信号能量的前提下,抑制强噪声。在实验中,两种方法都能够精确的检测光斑位置。当QD的输出信噪比降低至-17.86d B时,TRC算法仍可将绝对误差控制在0.0162mm以内,CCR方法可将绝对误差控制在0.0183mm以内。（4）针对同波长强反射光干扰问题,论文使用偏振态隔离技术抑制反射光,对反射光的衰减达到-63d B左右。但偏振隔离技术无法完全隔离反射光,入射探测器的反射光功率比信号光功率高出14d B。论文提出利用线谱增强算法的谱线选择能力,解决了强反射光干扰的问题。论文分别使用不同频率的单频信号分别对收发光束进行强度调制,然后利用自适应陷波器（Adaptive notch filter,ANF）进行线谱分离,再使用TRC算法增强有用信号谱线,从而实现对微弱光电流信号幅度的检测。针对ANF-TRC方法检测结果线性度较差的问题,论文推导了CCR算法抑制单频干扰信号的条件,并按条件构建了参考信号,成功完成对强干扰线谱信号的分离。实验中,当照射在QD靶面上的两个光束功率相差100倍时,两种方法都成功的完成了对光斑位置的检测,检测精度分别达到了0.0148mm和0.0165mm。
胡明飞[7]（2020）在《轻小型无人机下行数据光传输机制研究》文中进行了进一步梳理轻小型无人机在实时监测领域发挥着重要的作用,但面对需要回传的海量原始数据,现有的射频通信技术已无法满足需求。激光通信具有通信速率高、通信容量大等优点。在无人机端与地面端建立光通信链路是解决该问题的一种方案。但激光通信易受平台状态和信道状态变化的干扰,从而对链路稳定性、通信误码率产生较大影响,需要采取一定的措施并建立相应的应对机制。本文对轻小型无人机平台光通信系统外界约束条件进行了研究,分析了大气信道对光束传输的影响,分析了发射端即移动无人机平台对光束传输的影响。设计了信道状态和平台状态监测模块,来实时获取传输系统的链路长度、平台稳定性、信道质量等指标,并进行实验验证了监测模块的可行性与有效性。设计了发射参数调节模块,可实时调节发射光功率、发射束散角,实现发射功率在0至100mW之间进行调节,发射束散角可在1mrad和5mrad之间切换,并进行实验验证了发射参数调节模块的有效性与可靠性。设定了无人机下行数据光传输方案,根据信道状和平台状态的变化,可实时调节发射参数,以保证在外部约束条件各种情况下均能达到性能指标要求。设计搭建了轻小型无人机下行数据光通信系统,对设定的自适应传输方案进行验证。实验结果表明,本文提出的方案可以提高链路稳定性并降低无人机下行数据链路传输误码率,能够避免光探测器饱和以及通信中断的情况发生。
慈明儒[8]（2020）在《光纤激光相控阵光场分布与传输特性》文中研究表明光纤激光相控阵技术是一种位于光波段的相控阵技术,与微波雷达相控阵技术体制相似,主要用于探测、通信、对抗等军事领域。光纤激光相控阵系统与传统单光束激光雷达相比,为缓解探测距离与搜索空域之间矛盾提供一种新的激光探测技术体制;与微波雷达相控阵相比,可获得对多目标的更高空间分辨率与时间分辨率。同时,也因激光工作波长（微米量级）较微波工作波长（毫米～米量级）短几个量级,由此面临着相控阵栅瓣抑制和扫描角度扩展等方面的技术挑战。本论文主要围绕探测型光纤激光相控阵的基础技术、关键技术与系统集成技术开展以下六方面研究,即光纤激光相控阵基础理论、光纤激光相控阵总体技术、光纤激光相控阵栅瓣抑制方法、光纤激光相控阵系统技术、光纤激光相控阵实验系统建立和光纤激光相控阵应用技术研究。通过对光纤激光相控阵技术的概述,论述本项目的研究背景、光纤激光相控阵主要技术特点及研究的重要性;搜集凝练了国外激光相控阵技术的发展历史与现状;给出相位调制器原理与相位控制算法的分类介绍;并提出光纤激光相控阵技术发展所面临的主要技术挑战与应用难题。通过对光纤激光相控阵基础理论的研究,从梳理光纤激光相控阵近场光斑分布所涉及的基础理论入手,论述光纤激光相控阵的远场光束传输特性,开展光纤激光相控阵与微波相控阵在主要技术参数方面的综合比对,分析两者之间存在的主要差异,提出发展激光相控阵将面临的主要技术难题。通过对光纤激光相控阵关键技术的研究,重点突破抑制光纤激光相控阵栅瓣影响的技术途径;开展一维和两维光纤激光相控阵不等间隔阵元排列关键技术攻关与抑制效果仿真;并提出一种基于遗传算法的栅瓣抑制设计方案。通过开展光纤激光相控阵系统技术研究,围绕光纤激光探测相控阵实验系统的建立,完成实验系统设计、关键部件研制和实验系统建立;研究提出内外场测试和技术参数的检测方法;并重点验证相控阵能量集中度与角度扫描能力。通过开展光纤激光相控阵应用技术探索研究,提出探测型和通信型光纤激光相控阵为典型应用方向;设计系统总体框架与原理验证实验装置;比较分析光纤激光相控阵系统与近无衍射艾里光束技术特征异同,深化对激光相控阵本质特征的认识。最后对全文研究内容与主要实验结果进行归纳与总结。本论文在光纤激光相控阵与微波相控阵发射天线技术体制的比较研究、遗传算法用于光纤激光相控阵优化布局提高栅瓣抑制效果、激光通信与光纤激光相控阵相结合实现扩容,及与近无衍射光束进行相关对比研究等方面,具有创新性。论文作者旨在通过导师与研究团队的共同努力,为我国自主发展光纤激光相控阵技术与应用贡献一份微薄的力量。
陈国庆[9]（2020）在《空间激光通信光学系统偏振特性研究》文中提出空间激光通信具有宽带、高速、远距离、抗干扰能力强和轻小型等突出的优点,使其非常适合星间等空间链路通信,并且可以满足目前日益增长的信息传输需求,是未来空间通信的发展趋势。随着空间激光通信高速率、小型化及组网化的发展需求,基于偏振分光及相干探测通信体制通信终端是最佳的解决方案。采用这两种通信体制的激光通信系统均采用偏振光进行信号的传输,信号光的偏振态对通信系统性能会产生影响,因此对信号光的偏振态具有严格的要求。而光学系统的偏振特性会改变信号光的偏振态,从而影响通信系统性能。本文基于某型空间激光通信光学终端研制项目,针对通信收发光路偏振光传输效率以及通信收发光路同轴度标校的问题,围绕空间激光通信光学系统的偏振特性开展了以下研究工作:1、介绍了基于偏振分光的空间激光通信光学系统工作原理、系统组成;并在相干探测原理及激光通信收发光路同轴度标校原理的基础上,分别分析了信号光的偏振态对激光通信系统相干探测信噪比及通信收发光路同轴度标校的影响,说明信号光与本振光偏振态不一致时会降低相干探测信噪比,信号光的偏振态同样会影响标校光斑的强度分布,从而影响收发同轴度标校精度。2、基于偏振分光及相干探测的激光通信光学系统,建立了通信接收光路及通信发射光路的偏振光传输模型,并分别推导了通信接收光路及发射光路光学传输效率与光学系统中各部件偏振特性之间的数学模型,通过数值仿真分析了光学望远镜、1/4波片、通信发射镜组及通信接收镜组的偏振效应对光学传输效率的影响,为激光通信光学系统的保偏设计及指标量化提供了理论依据。3、基于偏振分光的激光通信光学系统,建立了通信收发光路同轴标校光路的偏振光传输模型;分别分析了全反射型及镀银膜型角锥棱镜的偏振特性,并对采用全反射型及镀银膜型角锥棱镜的标校光路的偏振特性进行了数学仿真及实验测试,仿真及实验结果表明采用镀银膜型角锥棱镜的标校系统中,标校光在不同传播路径下具有近似相同的光场复振幅分布,标校光斑强度分布满足艾利分布,更有利于提高通信收发光路的同轴度标校精度。4、根据空间激光通信光学系统设计指标,设计了一套基于偏振分光的激光通信光学系统;根据通信光路偏振光传输效率的要求推算了保偏膜系的设计指标要求,并完成了保偏膜系的设计,设计结果满足指标要求;对镀膜后的光学望远镜、通信发射镜组及通信接收镜组进行了偏振损耗仿真和实验测量,仿真及实验结果表明:经过保偏膜设计后的光学系统,偏振损耗均小于0.1%,可推算所引起的偏振光传输效率损耗均小于0.1%,说明所研制的光学系统具有很高的保偏性能;根据系统中1/4波片使用条件,给出了1/4波片的保偏装校方式,设计并搭建了一套基于Shack-Hartmann波前测量仪的系统辅助装调及检测装置,确保了光学望远镜工作波长下的离焦量满足装配要求。本论文对于激光通信光学系统偏振特性的相关理论研究与实际工作,对于高保偏性能的空间激光通信光学系统的研制具有很好的指导意义及参考价值,对空间激光通信终端的高效率、小型化及组网化发展具有一定的促进作用。
谷茜茜[10]（2020）在《基于自由曲面的离轴反射式光学系统设计技术研究》文中认为空间光通信是以光波为载波,在空间实现数据信息无线传输的通信方式。因其具有传输速率高、抗干扰能力强和保密性强等优点,各国积极开展空间光通信各项关键技术的研究,多套空间光通信终端从实验研究阶段走到了实际应用阶段。随着猎鹰9号火箭成功将60颗卫星（Starlink计划）送入太空以及通信技术的发展需求,建设可覆盖全球的空间光通信网络大势所趋,这给空间光通信终端的发展带来了机遇与挑战。在这种趋势下,空间光通信终端首先要满足的是Low SWaP（size,weight,and power,即体积小、质量轻、功耗低）指标,以实现空间应用对有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。光学天线是光通信终端的核心组成部分之一,主要负责信号的发射和接收,其性能将对空间光通信终端的结构、性能产生巨大的影响。然而,传统光学天线大多采用的是将同轴反射式光学系统聚焦再准直的结构形式,存在中心遮拦,通信效率较低,其有效视场相对较小,导致空间光通信终端中ATP系统架构采用的是粗、精跟踪分离的结构形式,这种结构形式相对复杂。因此,提高光学系统效率、增大光学系统有效视场成为光学天线重点发展方向之一。近年来,自由曲面在成像光学系统领域获得了广泛的应用,其在提高边缘视场像质（增大视场）、减小系统体积方面具有重要意义。本论文提出了基于自由曲面的离轴两反无焦光学天线的设计形式。本文设计了一种自由曲面离轴两反无焦光学系统,该系统通过离轴结构提高了光学效率,通过引入自由曲面,增大了视场,另外,采用了无焦结构,可以省掉光学系统后续准直光组、减小光学长度等。设计结果表明,该系统在较大的视场范围内具有较高的成像质量。针对离轴两反装调公差分析问题,提出了基于矢量像差理论的离轴两反光学系统装调公差分析方法,揭示了次镜失调量（对准误差）对系统波像差影响的作用机理。仿真结果表明该方法对次镜装调公差分配具有一定的指导意义。针对自由曲面次镜的加工、检测问题,本文计算了相关加工参数,制定了光学精密加工工艺路线,明确了检测手段,对次镜加工具有一定指导意义。
二、大气激光通信准直光学系统设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大气激光通信准直光学系统设计（论文提纲范文）
（1）空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 自由空间光通信的国内外研究进展 |
| 1.2.1 国外进展 |
| 1.2.2 国内进展 |
| 1.3 空间光耦合的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 空间光耦合自动对准技术研究现状 |
| 1.5 主要研究内容及论文结构 |
| 2 空间光-单模光纤耦合理论 |
| 2.1 平面波耦合效率的模场分析 |
| 2.2 不同对准误差对空间光耦合效率的影响 |
| 2.2.1 轴向误差对单模光纤耦合效率的影响 |
| 2.2.2 径向误差对单模光纤耦合效率的影响 |
| 2.2.3 偏转误差对单模光纤耦合效率的影响 |
| 2.3 空间光-单模光纤耦合效率的其他影响因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 空间光-光纤耦合自动对准系统设计 |
| 3.1 空间光耦合自动对准系统 |
| 3.2 系统硬件组成结构 |
| 3.2.1 压电陶瓷恒压供电模块设计 |
| 3.2.2 基于OPA445的双极性直流放大电路设计 |
| 3.2.3 基于PA85A的高压运算放大电路设计 |
| 3.3 压电陶瓷连接及与光纤固定方式设计 |
| 3.3.1 三种压电陶瓷介绍 |
| 3.3.2 压电陶瓷组合及与光纤固定方式设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 自动对准算法及控制系统设计 |
| 4.1 空间光耦合自动对准算法 |
| 4.2 随机并行梯度下降算法 |
| 4.2.1 随机并行梯度下降算法介绍 |
| 4.2.2 随机并行梯度下降算法流程图 |
| 4.3 随机并行梯度下降算法不同参数仿真 |
| 4.3.1 固定增益随机并行梯度下降算法 |
| 4.3.2 变增益随机并行梯度下降算法 |
| 4.4 控制系统软件设计 |
| 4.4.1 FPGA开发平台介绍 |
| 4.4.2 基于AN9767的14位DA模块驱动设计 |
| 4.4.3 上位机及控制指令接收模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 空间光耦合自动对准实验研究 |
| 5.1 实验装置介绍 |
| 5.2 单模光纤耦合自动对准实验研究 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空间激光通信领域研究现状 |
| 1.2.1 国外典型激光通信终端介绍 |
| 1.2.2 国内激光通信系统研究概况 |
| 1.3 空间激光通信光学系统偏振特性的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 空间激光通信终端结构分析 |
| 2.1 空间激光通信终端结构及工作原理 |
| 2.1.1 空间激光通信终端组成结构 |
| 2.1.2 空间激光通信终端工作原理 |
| 2.2 空间激光通信光学系统分析 |
| 2.2.1 激光通信光学系统原理分析 |
| 2.2.2 激光通信光学系统关键指标优化选取 |
| 2.3 激光发射系统结构分析 |
| 2.3.1 激光准直原理 |
| 2.3.2 激光发射系统结构选型 |
| 2.4 激光接收系统结构分析 |
| 2.4.1 探测器选择 |
| 2.4.2 激光接收系统结构选型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 空间激光通信光学系统设计及其性能分析 |
| 3.1 激光发射系统设计 |
| 3.1.1 发射系统初始结构计算 |
| 3.1.2 发射系统优化设计与评价 |
| 3.2 激光接收系统设计 |
| 3.2.1 光学天线设计 |
| 3.2.2 接收系统设计与评价 |
| 3.3 激光通信收发光学系统检测方法 |
| 3.3.1 捕获视场检测 |
| 3.3.2 系统焦距检测 |
| 3.3.3 光束发散角检测 |
| 3.3.4 多通道光轴一致性检测 |
| 3.3.5 光学系统透过率分析 |
| 3.4 激光通信光学系统通信距离分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空间激光通信光学系统的偏振特性分析研究 |
| 4.1 偏振光分析方法对比 |
| 4.1.1 三角函数表示法 |
| 4.1.2 琼斯矢量法 |
| 4.1.3 斯托克斯矢量法 |
| 4.1.4 邦加球图示法 |
| 4.2 三维偏振光线追迹算法 |
| 4.2.1 光束偏振态的计算方法 |
| 4.2.2 光学系统偏振特性的表征及计算方法 |
| 4.3 光学系统偏振特性仿真分析 |
| 4.3.1 正交反射镜偏振特性分析 |
| 4.3.2 振镜的摆扫运动对正交反射镜偏振特性影响 |
| 4.4 光学系统偏振补偿方案设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）大气湍流对单模光纤耦合效率影响的理论分析与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.3 研究目的及主要研究内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 大气湍流与光束质量评价的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大气湍流理论 |
| 2.2.1 大气层的组成 |
| 2.2.2 大气湍流的形成 |
| 2.2.3 折射率起伏 |
| 2.2.4 折射率结构常数 |
| 2.3 光束质量评价与波前像差 |
| 2.3.1 斯特列尔比 |
| 2.3.2 泽尼克多项式 |
| 2.4 自适应光学系统简介 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 波前像差对耦合效率的影响分析与实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单模光纤耦合效率的计算方法 |
| 3.2.1 模式匹配法 |
| 3.2.2 斯特列尔比近似和桶中功率法 |
| 3.3 光学系统对耦合效率的影响 |
| 3.4 单一模式像差对耦合效率的影响 |
| 3.4.1 圆对称类像差 |
| 3.4.2 倾斜-慧差类像差 |
| 3.4.3 像散类像差 |
| 3.5 随机湍流像差对耦合效率的影响 |
| 3.6 波前像差模式对耦合效率影响的实验验证 |
| 3.6.1 实验系统的建立 |
| 3.6.2 系统标校 |
| 3.6.3 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 整体倾斜对耦合效率的影响分析与校正实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 整体倾斜校正的必要性 |
| 4.2.1 大气湍流与波前整体倾斜 |
| 4.2.2 整体倾斜的估计 |
| 4.2.3 衍射极限角与耦合效率 |
| 4.3 整体倾斜校正方法 |
| 4.3.1 校正系统的组成及工作原理 |
| 4.3.2 倾斜校正器件 |
| 4.3.3 倾斜传感器 |
| 4.4 倾斜像差的频率特性 |
| 4.4.1 波前整体倾斜的功率谱估计 |
| 4.4.2 泰勒频率与观测条件 |
| 4.4.3 倾斜校正系统带宽对耦合效率的影响 |
| 4.5 倾斜像差校正实验 |
| 4.5.1 实验系统建立 |
| 4.5.2 系统标校 |
| 4.5.3 高阶像差对倾斜探测的影响 |
| 4.5.4 倾斜校正系统带宽测试 |
| 4.5.5 整体倾斜扰动抑制实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 高阶像差对耦合效率的影响分析与校正实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高阶像差的校正方法 |
| 5.2.1 系统组成及工作原理 |
| 5.2.2 波前校正器 |
| 5.2.3 波前传感器 |
| 5.2.4 校正方法 |
| 5.3 空间模式校正数目 |
| 5.3.1 大气湍流中高阶像差模式的分布 |
| 5.3.2 校正模式数目对耦合效率的影响 |
| 5.4 时间频率特性分析 |
| 5.4.1 高阶像差的功率谱 |
| 5.4.2 格林伍德频率与观测条件 |
| 5.4.3 系统带宽对耦合效率的影响 |
| 5.5 高阶像差校正实验 |
| 5.5.1 实验系统建立 |
| 5.5.2 系统标校 |
| 5.5.3 不同格林伍德频率下的耦合实验 |
| 5.5.4 不同校正频率下的耦合实验 |
| 5.5.5 模拟湍流像差抑制下的激光通信实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）小型便携式激光通信接收系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 大气效应对激光通信系统影响的理论分析 |
| 2.1 大气衰减效应 |
| 2.1.1 大气吸收对系统的影响分析 |
| 2.1.2 大气散射对系统的影响分析 |
| 2.2 大气湍流效应 |
| 2.2.1 大气湍流的产生 |
| 2.2.2 大气湍流的统计特性 |
| 2.2.3 光强闪烁 |
| 2.2.4 大气湍流模型 |
| 2.2.5 大气湍流对系统误码率的影响分析 |
| 2.3 大气效应下的通信体制选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 小型便携式激光通信系统链路性能分析 |
| 3.1 小型便携式激光通信链路分析及损耗因素 |
| 3.1.1 大气激光通信的链路方程 |
| 3.1.2 链路损耗因素分析 |
| 3.1.3 对准损耗对系统的影响 |
| 3.2 链路能量仿真与结果分析 |
| 3.2.1 偏差模型对通信距离影响的仿真与分析 |
| 3.2.2 模拟数据计算与结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 小型便携式激光通信系统接收端系统设计 |
| 4.1 通信接收光学子系统的选型和设计 |
| 4.1.1 光学子系统的组成和布局 |
| 4.1.2 接收天线的选型及光路设计 |
| 4.1.3 聚焦透镜的选取与测试 |
| 4.2 APD接收模块设计 |
| 4.2.1 APD探测器原理分析 |
| 4.2.2 APD闪烁方差控制算法设计 |
| 4.2.3 APD接收器硬件设计 |
| 4.3 机械结构的设计 |
| 4.3.1 接收子系统 |
| 4.3.2 整体结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 小型便携式激光通信系统实验测试及实验结果 |
| 5.1 室内同轴度标定实验 |
| 5.1.1 实验原理及方案 |
| 5.1.2 实验步骤 |
| 5.1.3 实验结果 |
| 5.2 室内短距离实验与实验结果 |
| 5.3 室外测试实验与结果分析 |
| 5.3.1 实验设备与实验步骤 |
| 5.3.2 室外500m距离实验与实验结果 |
| 5.3.3 室外900m距离实验与实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）基于3×3光学矩阵的微透镜阵列激光通信光学系统设计（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 3×3光学矩阵模型 |
| 3 微透镜阵列光学系统设计 |
| 3.1 建模分析 |
| 3.2 光学设计 |
| 3.3 光学仿真 |
| 4 测试与讨论 |
| 4.1 光束匀化测试 |
| 4.2 系统视场测试 |
| 4.3 通信链路讨论 |
| 5 结 论 |
（6）空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 空间光通信发展现状及趋势 |
| 1.2.1 星间和星地光通信实验 |
| 1.2.2 深空激光通信验证实验 |
| 1.2.3 国内激光通信 |
| 1.2.4 激光通信技术的发展趋势 |
| 1.3 无独立信标光的星间光通信系统 |
| 1.4 微弱光信号处理技术现状 |
| 1.5 主要研究工作及内容安排 |
| 1.5.1 论文技术路线和研究内容 |
| 1.5.2 论文各章节安排 |
| 第二章 无独立信标光ATP系统及其光斑位置检测技术 |
| 2.1 无独立信标光ATP系统 |
| 2.1.1 组成结构 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.1.3 捕获过程 |
| 2.2 光斑位置检测指标 |
| 2.2.1 跟踪、瞄准精度指标的确定 |
| 2.2.2 跟踪精度和系统带宽的关系 |
| 2.3 光斑定位精度需求 |
| 2.3.1 瞄准误差分析 |
| 2.3.2 光斑位置检测精度对误码率的影响 |
| 2.4 QD的工作原理 |
| 2.4.1 外形结构 |
| 2.4.2 光斑位置检测原理 |
| 2.4.3 QD性能评价参数 |
| 2.4.4 QD的检测模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低信噪比条件下的光电流信号幅度检测 |
| 3.1 信道对光束的影响 |
| 3.1.1 衰减作用 |
| 3.1.2 背景辐射 |
| 3.2 系统噪声分析 |
| 3.2.1 四象限探测器噪声 |
| 3.2.2 放大器噪声 |
| 3.2.3 系统总噪声 |
| 3.3 基于强度调制的光束信号检测 |
| 3.3.1 QD对调制光束的响应 |
| 3.3.2 基于FFT的线谱信号检测 |
| 3.4 基于时反卷积的线谱增强技术 |
| 3.4.1 时反卷积算法 |
| 3.4.2 TRC算法的信噪比增益 |
| 3.4.3 仿真分析 |
| 3.5 基于互相关算法的线谱增强技术 |
| 3.5.1 互相关算法推导 |
| 3.5.2 循环互相关算法 |
| 3.5.3 仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 强光干扰下的光电流信号幅度检测 |
| 4.1 无独立信标光通信终端设计 |
| 4.2 基于偏振态的光束隔离实验 |
| 4.3 QD对多个入射光束的响应 |
| 4.4 基于ANF-TRC算法的线谱分离技术 |
| 4.4.1 LMS自适应陷波器 |
| 4.4.2 仿真分析 |
| 4.5 基于CCR算法的线谱分离技术 |
| 4.5.1 理论推导 |
| 4.5.2 仿真分析 |
| 4.5.3 调制频率的选取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 光斑位置检测实验 |
| 5.1 实验系统电路结构 |
| 5.2 主要电路 |
| 5.2.1 QD参数 |
| 5.2.2 放大电路 |
| 5.2.3 模数转换电路 |
| 5.3 低信噪比条件下光斑位置检测实验 |
| 5.3.1 实验光路 |
| 5.3.2 实验结果分析 |
| 5.4 强光干扰下光斑位置检测实验 |
| 5.4.1 实验光路 |
| 5.4.2 实验结果分析 |
| 5.5 闭环跟踪实验 |
| 5.5.1 基于TRC方法的闭环实验结果 |
| 5.5.2 基于CCR方法的闭环实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 工作总结 |
| 6.1.2 主要创新工作 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（7）轻小型无人机下行数据光传输机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文结构 |
| 第2章 下行数据光传输链路外界约束条件分析 |
| 2.1 大气信道状态对光数据链路传输性能影响分析 |
| 2.1.1 大气信道衰减效应 |
| 2.1.2 大气湍流 |
| 2.2 无人机平台状态对光数据链路传输性能影响分析 |
| 2.2.1 传输距离 |
| 2.2.2 平台振动 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 链路状态监测与参数调节技术研究 |
| 3.1 无人机平台状态参数实时监测 |
| 3.1.1 平台振动参数监测 |
| 3.1.2 链路长度监测 |
| 3.2 下行数据链路信道状态监测 |
| 3.3 发射束散角动态调节技术 |
| 3.4 激光发射功率动态调节技术 |
| 3.4.1 发射功率调节原理及装置设计 |
| 3.4.2 激光器性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 轻小型无人机下行数据自适应光传输技术研究 |
| 4.1 自适应光传输机制分析 |
| 4.2 自适应光传输方案设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 轻小型无人机平台下行数据光传输系统性能测试 |
| 5.1 实验测试系统搭建 |
| 5.2 实验设置与结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）光纤激光相控阵光场分布与传输特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究的目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 光纤激光相控阵的国内外研究现状 |
| 1.2.1 相位控制技术的发展现状 |
| 1.2.2 合束孔径填充分类 |
| 1.2.3 栅瓣抑制技术的发展情况 |
| 1.3 待解决的难题 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第2章 光纤激光相控阵基础理论 |
| 2.1 光纤激光相控阵系统光场分布的基础理论 |
| 2.1.1 光场分布及扫描角度的原理 |
| 2.1.2 光束扫描的最大角度与产生栅瓣的必要条件 |
| 2.2 光纤激光相控阵系统的传输特性 |
| 2.2.1 系统光学特性对传输特性的影响 |
| 2.2.2 相位控制系统对传输特性的影响 |
| 2.3 光纤激光相控阵与微波雷达相控阵的差异分析 |
| 2.3.1 微波相控阵发射天线的相关技术参数 |
| 2.3.2 光纤激光相控阵发射天线技术要点与潜在能力 |
| 2.3.3 光纤激光相控阵与微波相控发射天线的综合比较 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 光纤激光相控阵阵元优化的关键技术 |
| 3.1 栅瓣抑制的技术难点与解决途径 |
| 3.1.1 技术难点 |
| 3.1.2 解决思路与方法 |
| 3.2 传统栅瓣抑制技术 |
| 3.2.1 不等间隔抑制栅瓣的技术 |
| 3.2.2 不等间距抑制栅瓣的能力拓展 |
| 3.2.3 55路两维矩阵合束准直系统 |
| 3.2.4 随机间距栅瓣抑制 |
| 3.3 利用遗传算法优化阵元间隔 |
| 3.3.1 遗传算法 |
| 3.3.2 一维优化结果及仿真 |
| 3.3.3 两维优化结果及仿真 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 光纤激光相控阵系统技术研究 |
| 4.1 8路光纤激光相控阵实验系统的构建 |
| 4.1.1 实验系统构建及相关元器件技术参数设计 |
| 4.1.2 系统组成关键器件参数设计 |
| 4.1.3 软件系统 |
| 4.2 8路光纤激光相控阵系统性能测试 |
| 4.2.1 关键指标及检测原理 |
| 4.2.2 锁相精度 |
| 4.2.3 扫描角度 |
| 4.3 外场测试及光学系统优化 |
| 4.3.1 外场测试 |
| 4.3.2 光学系统优化 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 光纤激光相控阵技术应用研究 |
| 5.1 光纤激光通信相控阵技术 |
| 5.1.1 光纤激光通信相控阵实验系统 |
| 5.1.2 相位控制与调制频率 |
| 5.1.3 3路解码技术途径研究 |
| 5.1.4 频分复用激光通信可行性摸底实验 |
| 5.2 光纤激光相控阵应用探索 |
| 5.2.1 将近无衍射光束的应用前景 |
| 5.2.2 光纤激光相控阵与近无衍射艾里光束的比较 |
| 5.2.3 探索一种新的无衍射光束构建方式 |
| 5.3 总结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论与创新点 |
| 6.1.1 结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（9）空间激光通信光学系统偏振特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 空间激光通信发展现状 |
| 1.2.1 国外发展现状 |
| 1.2.2 国内发展现状 |
| 1.3 空间激光通信系统发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 偏振对激光通信系统性能的影响 |
| 2.1 空间激光通信系统及其工作原理 |
| 2.1.1 空间激光通信系统组成及工作流程 |
| 2.1.2 空间激光通信链路功率分析 |
| 2.1.3 基于偏振分光的激光通信光学系统 |
| 2.2 相干探测原理及其信噪比 |
| 2.2.1 BPSK零差相干探测原理 |
| 2.2.2 信号光偏振态对相干探测信噪比的影响 |
| 2.3 收发光路同轴标校原理及影响因素 |
| 2.3.1 收发光路同轴度标校原理 |
| 2.3.2 信号光偏振态对标校光斑强度分布影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 通信光路偏振光传输效率研究 |
| 3.1 光学系统偏振特性描述 |
| 3.1.1 偏振光描述方法 |
| 3.1.2 光学系统对信号光偏振态的影响 |
| 3.1.3 光学系统的琼斯矩阵描述 |
| 3.2 通信接收光路偏振光传输效率研究 |
| 3.2.1 通信接收光路偏振光传输模型 |
| 3.2.2 通信接收光路偏振特性对光学传输效率的影响 |
| 3.3 通信发射光路偏振光传输效率研究 |
| 3.3.1 通信发射光路偏振光传输模型 |
| 3.3.2 通信发射光路偏振特性对光学传输效率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 收发同轴标校光路偏振特性研究 |
| 4.1 标校光路偏振光传输模型 |
| 4.2 角锥棱镜偏振特性研究 |
| 4.2.1 角锥棱镜偏振光追迹 |
| 4.2.2 全反射型角锥棱镜偏振特性 |
| 4.2.3 镀银膜型角锥棱镜偏振特性 |
| 4.3 标校光路偏振特性及其标校光斑强度分布 |
| 4.3.1 标校光路偏振特性 |
| 4.3.2 标校系统标校光斑强度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 空间激光通信光学系统保偏设计及仿真实验 |
| 5.1 空间激光通信光学系统设计 |
| 5.1.1 光学望远镜设计 |
| 5.1.2 光学中继组件设计 |
| 5.1.3 标校反射器设计 |
| 5.2 光学系统保偏膜系设计 |
| 5.2.1 膜系设计要求 |
| 5.2.2 膜系设计结果 |
| 5.3 光学系统偏振损耗仿真 |
| 5.3.1 光学系统偏振损耗定义 |
| 5.3.2 偏振损耗仿真 |
| 5.4 激光通信保偏光学系统装校 |
| 5.4.1 1/4波片安装 |
| 5.4.2 望远系统辅助装调 |
| 5.5 光学系统偏振特性实验测量 |
| 5.5.1 通信光路保偏性能实验测量 |
| 5.5.2 标校系统标校光斑实验测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点说明 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于自由曲面的离轴反射式光学系统设计技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空间光通信发展概述 |
| 1.2 光学天线研究概况 |
| 1.3 光学自由曲面研究现状 |
| 1.4 本文研究背景及主要内容 |
| 第2章 光学自由曲面基础理论 |
| 2.1 光学自由曲面的表征方法 |
| 2.1.1 Zernike多项式表征的自由曲面 |
| 2.1.2 XY多项式表征的自由曲面 |
| 2.1.3 Q-Type多项式表征的自由曲面 |
| 2.1.4 切比雪夫多项式表征的自由曲面 |
| 2.1.5 径向基函数表征的自由曲面 |
| 2.1.6 非均匀有理B样条(NURBS)表征的自由曲面 |
| 2.1.7 其他自由曲面表征方法 |
| 2.2 光学自由曲面的设计方法 |
| 2.2.1 偏微分方程法 |
| 2.2.2 同时多表面法 |
| 2.2.3 三维逐点构造迭代法 |
| 2.3 光学自由曲面的检测方法 |
| 2.3.1 精密3D坐标测量机检测技术 |
| 2.3.2 Shack-Hartmann波前自由曲面检测技术 |
| 2.3.3 条纹形貌测量技术 |
| 2.3.4 计算全息检测技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 自由曲面离轴反射式光学系统总体设计 |
| 3.1 光学系统结构形式的选择 |
| 3.2 两反无焦光学系统消像差公式推导 |
| 3.3 光学系统设计 |
| 3.3.1 设计要求 |
| 3.3.2 初始结构参数计算 |
| 3.4 自由曲面的优化设计 |
| 3.5 像质评价 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 光学系统次镜装调公差分配 |
| 4.1 构建次镜装调公差模型 |
| 4.1.1 次镜失调情况下的波像差方程 |
| 4.1.2 次镜失调敏感度解析模型 |
| 4.1.3 次镜装调公差分配模型 |
| 4.2 次镜装调公差分配 |
| 4.2.1 装调公差分配流程 |
| 4.2.2 初步结果分析 |
| 4.3 公差分配结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 自由曲面次镜的加工与检测 |
| 5.1 自由曲面面形可加工性分析 |
| 5.1.1 自由曲面的偏离量 |
| 5.1.2 自由曲面的梯度 |
| 5.2 自由曲面次镜的加工工艺及检测 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、大气激光通信准直光学系统设计（论文参考文献）
- [1]空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究[D]. 尹奔康. 西安理工大学, 2021
- [2]空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究[D]. 雷景文. 吉林大学, 2021(01)
- [3]大气湍流对单模光纤耦合效率影响的理论分析与实验研究[D]. 刘永凯. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [4]小型便携式激光通信接收系统的设计与实现[D]. 王振宇. 长春理工大学, 2021(02)
- [5]基于3×3光学矩阵的微透镜阵列激光通信光学系统设计[J]. 安岩,董科研,李响,江伦,高亮. 光学学报, 2020(22)
- [6]空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究[D]. 李庆. 电子科技大学, 2020(03)
- [7]轻小型无人机下行数据光传输机制研究[D]. 胡明飞. 长春理工大学, 2020(01)
- [8]光纤激光相控阵光场分布与传输特性[D]. 慈明儒. 长春理工大学, 2020(01)
- [9]空间激光通信光学系统偏振特性研究[D]. 陈国庆. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [10]基于自由曲面的离轴反射式光学系统设计技术研究[D]. 谷茜茜. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)