像差及湍流对90°空间光混频器性能的影响研究

作     者：宫喜宇 张鹏 吴潇杰 南航 郭代芳 王超 佟首峰 GONG Xiyu;ZHANG Peng;WU Xiaojie;NAN Hang;GUO Daifang;WANG Chao;TONG Shoufeng

作者机构：长春理工大学光电工程学院长春130022 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心长春130022 深圳鹏城实验室广东深圳518052 

基　　金：国家自然科学基金(Nos.61705019,61805028) 吉林省科技厅自然基金(No.20180101338JC) 吉林省国际科技合作项目(No.20200801053GH) 吉林省教育厅基金(Nos.JJKH20200752KJ,JJKH20190563KG) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2021年第50卷第4期

页      码：66-80页

摘      要：光信号在大气湍流中发生畸变,畸变光信号经过有缺陷的光学天线和空间光混频器后,存在混频效率低及抖动的问题。针对空间输出型和单模输出型的90°空间光混频器,推导了带初级像差的90°空间光混频器模型,并研究了湍流对混频效率的影响。仿真结果表明,对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差、离焦、彗差和像散分别导致混频效率下降9.8%、0.6%、0.36%、0.02%和0.01%。对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散、离焦、彗差和球差分别导致混频效率下降14.11%、8.39%、6.35%、2.63%和1.13%。湍流强度Cn^(2)小于6.4×10^(-17)m^(-2/3)时,空间输出型比单模输出型混频器的混频效率高19%以上,在湍流强度Cn^(2)大于6.4×10^(-16)m^(-2/3)时,两者混频效率接近于0。最后设计加工了空间输出型和单模输出型90°混频器,并搭建性能测试平台。对于探测器靶面半径为50μm的空间输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、球差和离焦导致混频效率下降52%、10%和6%;对于单模输出型混频器,像差量为0.2λ的倾斜、像散和离焦导致混频效率下降65%、24%和11%,其他像差对混频效率没有影响。湍流对混频器性能影响的实验结果显示,空间输出型光混频器中频信号值的标准差为21.388,该值远低于单模输出型标准差247.442。

主 题 词：空间相干光通信 90°空间光混频器 波前像差 大气湍流 混频效率 

学科分类：08[工学] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20215004.0401003

馆 藏 号：203103271...