一、自由空间光通讯(FSO)技术及应用分析（论文文献综述）
刘人瑄[1]（2021）在《贝塞尔高斯光束在光学天线系统中的传输效率研究》文中进行了进一步梳理自从光通信技术中的烽火传信诞生以来,空间光通信便推动着全体人类将所在的社会由之前的工业化社会转向现在的高速信息化社会发展。自由空间光通讯的诞生,带来了具有更安全私密,功耗更低,抗电磁干扰能力更强,传输容量更大,设备体积更小,架设更方便的技术。用于发射和接收载有信息光束的光学天线和用于光束传输的光纤是光学传输系统中十分重要的器件。为了提高传输效率,光学天线的中心遮挡是研究人员一直在不断探索的问题,本论文利用贝塞尔高斯光束的暗中空特性对这一问题进行了分析研究。同时本论文也研究了贝塞尔高斯光与光纤的耦合效率。论文主要研究内容如下:（1）提出了运用贝塞尔高斯光束的中空特性来尝试解决天线次镜的遮挡问题,同时分析计算出了此时的传输效率。研究表明,贝塞尔高斯光束可以显着提高在卡塞格伦天线中的传输效率。（2）对贝塞尔高斯光束由卡塞格伦光学天发射之后的光场分布、相位分布和远场,以及波长变化、因各种因素导致的天线主镜偏焦对光场分布、相位分布、传输效率的影响进行了研究和分析。天线主镜偏焦量为正时传输效率将增加,但存在偏焦时由双抛卡塞格伦光学天线传输的贝塞尔高斯在观察平面中的强度分布和相位分布都将会发生变化,发射光束的质量大大下降,所以通过使卡塞格林天线系统偏焦来提高传输效率是不可行的。（3）对贝塞尔高斯光与光场同样具有中空特性的其他涡旋光在天线中传输时的效率以及远场的分布进行了对比分析,总体来说,贝塞尔高斯光束在卡塞格伦光学天线中的传输性能优于拉盖尔高斯光束。（4）分析了贝塞尔高斯光束与单模光纤的耦合效率,包括单模光纤出现横纵向偏移以及随机抖动的情况下贝塞尔高斯光束与它的耦合的传输效率。（5）设计了一种组合透镜来提高贝塞尔高斯光束与它耦合时的传输效率,耦合效率在耦合透镜的数值孔径的倒数取不同值均有较大提升。
曹炳松[2]（2021）在《Airy涡旋光束的产生、传输、探测与应用研究》文中研究说明Airy光束有无衍射、自修复和自弯曲等性质。圆对称形式的Airy光束,在2010年被提出以来,因其突然自聚焦性质具有很大应用价值,得到了广泛的关注。涡旋光束是一种存在相位奇点的,等相位面呈螺旋结构的,携带轨道角动量的,截面光强分布存在暗区的光场。涡旋光束可以用来粒子捕获与旋转、光通讯、探索自旋角动量和轨道角动量的转换等。涡旋光束和Airy光束的结合体,即Airy涡旋光束,特别是圆形Airy涡旋光束（CAVB）,是一个近几年高热度且有广泛应用潜力的研究内容。基于此背景,本文以Airy涡旋光束作为研究对象。具体将以绪论、实验编码方法、具有单个涡旋的CAVB、具有一对符号相同或相反的CAVB及实验、椭圆Airy涡旋光束（EAVB）及实验、利用深度学习方法探测EAVB特征参数以及总结展望7个章节展开。第一章先介绍Airy涡旋光束的研究背景与现状,指出论文的研究目的意义、内容和方法。接着介绍论文涉及的理论基础,包括:亥姆霍兹方程与傍轴条件,光束传输的衍射积分法和角谱方法,并介绍了二维傅里叶变换的矩阵乘法实现。第二章介绍两种使用单个相位型空间光调制器产生复振幅光场的编码方法,解释了加线性偏移相位的作用并给出了所加偏移相位和频谱面级次迁移距离的关系,一并介绍了相应的实验原理。第三章研究加载单个涡旋的CAVB的性质。先对比研究在初始平面中心具有r型涡旋和点涡旋的CAVB,阐明了 r型涡旋的拓扑荷数m会影响初始平面光强分布这一缺点。遂提出研究具有tanh涡旋的CAVB,m得以与初始平面光强分布独立。接着分别研究在初始平面具有中心的和单个离轴的tanh涡旋的CAVB,发现加载tanh涡旋的CAVB自聚焦效应由拓扑荷数和涡旋尺度因子共同调控。第四章研究在初始平面x轴上对称位置处各有一对符号相同和相反点涡旋的CAVB的性质,研究涡旋位置对焦平面性质的影响,实验与理论一致,并简单探讨调控涡旋位置参数的应用价值,如信息编码和精确调节捕获粒子的位置。第五章研究EAVB的性质,实验和理论一致。发现EAVB仍有自聚焦性质,椭圆参数和拓扑荷数主要影响焦斑尺寸和自聚焦性能,对自聚焦位置基本无影响。焦斑为倾斜排布的|m|+1个亮斑,倾斜方向与m符号相关。最后讨论利用EAVB性质进行光束拓扑荷探测及应用在光通讯上的可能性。第六章先介绍深度学习在光学上的应用及神经网络基本原理,随后构造和训练一个卷积神经网络来探测EAVB的探测特征参数,发现深度学习方法具有可行性和有效性,对利用EAVB开展其他工作,比如光通讯等具有指导意义。第七章对本文工作和创新点进行总结,并对未来工作提出展望。
苗江云[3]（2020）在《带有多个半环的硅光滤波器研究》文中提出光滤波器的基本功能是波长选择,从众多波长信号中滤出想要的波长信号。在光通讯和光电子器件或系统中,光滤波器扮演着重要的角色,被广泛应用于波长选择、光放大器的噪音消除、光信号的增益均衡、光解/复用、稳频、WDM的信道选择、上下话路等等。随着全光通讯网络的迅猛发展,对光滤波器的需求越来越多,光滤波器在未来科技发展中具有十分广阔的应用前景。提高光滤波器的滤波性能以及灵活适应不同的应用需求是当前学科前沿课题。本论文提出一种带有多个半环的硅光滤波器,利用多个半环形波导之间的干涉来实现滤波功能,具有结构简单、体积小、滤波性能良好、可集成的优点。而且,通过改变耦合的半环数量和相邻半环的间距,可以灵活调整滤波器的性能参数以适应不同的应用需求。本论文主要研究内容包括:通过大量调研现有光滤波器的结构、工作原理、优缺点和应用,以及相应理论学习的基础上,提出一种带有多个半环的硅光滤波器;介绍了该光滤波器的结构与工作原理,给出制备工艺;推导了所提光滤波器的滤波理论;并且,分别基于矩形波导和脊形波导结构,利用FDTD Solutions软件仿真研究了该光滤波器的滤波特性;讨论了不同结构参数（半环的数量、相邻半环的间距、耦合波导的长度和外脊的高度）对光滤波器的性能影响,并进行参数优化,可为后期光滤波器的制备提供理论依据和指导。采用矩形波导的带有多个半环的硅光滤波器经过参数优化之后,其3d B带宽为2.52nm,自由光谱范围为11.33nm,精细度为4.50,插入损耗为-0.24d B,消光比为13.53d B。最后,将具有相同结构参数和材料的带有多个半环的硅光滤波器与一个基于传统结构的马赫-曾德尔干涉型光滤波器做了比较,发现:带有多个半环的硅光滤波器的3d B带宽是传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器的0.44倍,带宽显着减小;其自由光谱范围与传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器基本相同;而其精细度是传统马赫-曾德尔干涉型光滤波器精细度的2.28倍,精细度得到了较大的提高。故而带有多个半环的硅光滤波器比基于传统结构的马赫-曾德尔干涉型光滤波器具有更好的性能。所提带有多个半环的硅光滤波器结构简单而紧凑,性能良好,且可以通过灵活调整结构来改变性能参数以适应不同的应用需要,因而在光通讯和光电子器件或系统中具有好的应用前景和实际应用价值,并可为未来寻求高性能、微型化和集成化的光滤波器提供新的研究思路和方法。
陈泉润[4]（2019）在《高速可见光通信关键技术及空间应用的研究》文中研究指明在过去的二十年中,无线通信系统的空前增长以及对无线数据业务的不断增长的需求限制了有限且昂贵的RF频谱的可用性,这推动了对互补无线传输技术的需求。可见光通信（VLC）技术作为21世纪以来新兴的一种无线通信方案,采用可见光波段（380 nm760 nm）作为信息载体,提供了大量不受管制的电磁频谱和极大的带宽,具有低碳、接近零通信损耗、频率复用、信噪比高、无电磁干扰等优势,是未来无线通信中非常具有前景的技术方案。本论文主要以空间应用为目标,围绕密闭空间/自由空间高速可见光通信系统的相关关键技术展开深入研究。论文的主要工作和创新点如下:（1）研究了可见光通信系统的信道特性。由点对点可见光通信系统的基本构成切入,讨论了目前商用荧光粉型LED（P-LED）及多色LED（RGBA-LED）光源带宽、非线性特性对系统链路的影响,并对非线性效应进行数字预失真补偿建模。最后对可见光通信系统中单载波调制和多载波调制进行对比分析,介绍了本文搭建的基于DCO-OFDM的VLC系统平台以及OFDM实验中的关键技术。（2）针对带宽受限的问题,提出了一种π型无源均衡网络,由π型衰减电路增加LC并联谐振和串联谐振点组成,用于VLC系统的后均衡,使由普通商用荧光粉型LED和PIN光电二极管搭建的点对点VLC系统的3-dB带宽由2.4MHz扩展到82.6 MHz,采用NRZ-OOK调制实现了164 Mbps的实时数据传输。为实现Gbps级链路,需要进一步扩展系统的3-dB调制带宽,并降低设计复杂度。本文设计了基于双级晶体管的后均衡网络,并通过仿真研究了其频响特性。采用RGBA-LED时,通过优化参数,使具有后EQC的RGBA-LED-VLC系统的3-dB调制带宽得到有效拓宽,红色、绿色、蓝色和琥珀色四个通道的3-dB带宽分别扩展到226 MHz、218 MHz、220 MHz和205 MHz。搭建离线传输实验,利用前述均衡后的RGBA-LED实现了5.2 Gbps的离线数据传输。（3）针对5 m×5 m×3 m的密闭空间VLC,综合考虑了照度均匀性、功耗和链路性能,在满足国际照明标准室内照度要求下,考虑了NLOS一次反射的贡献并研究不同LED布局方案的性能。通过调整拓扑分布,提出了方阵+圆环布局模型并且通过功率分配压缩接收面上光照度和信噪比（SNR）的动态范围。针对所提出的补偿式模型存在接收面上的均匀度及波动值随着中心圆环LED数量的增加而增大的缺点,提出一种三维优化方案,在二维优化的基础上优化中心圆环LED的布局高度。仿真结果表明,相比于传统方阵布局,方阵+圆环布局在光源数减少48个的情况下,接收面的照度均匀性和信噪比均匀性得到提高的同时,误码率（BER）性能改善一倍,降低了系统功耗及码间干扰（ISI）。（4）针对自由空间应用场景,分析了长距离信道衰落、大气散射吸收、大气湍流、背景光干扰的影响,并从功率效率和带宽效率对比了几类IM/DD调制方案。修正了室外VLC链路的信道增益,提出了远距离可见光通信功率分析模型,以及不同通信指标下对发射端功率的需求,完成了白天、夜间及深空场景下的数值仿真。仿真结果表明,在相同的实验条件下,传输距离为10 km,误码率（BER）为1×10-4,夜间场景采用的LED光功率至少为238 W时数据速率为75kbps,而深空场景采用的LED光功率至少为1.02 W时数据速率为112.5 Mbps。（5）研究了VLC空间应用的可行性与系统设计。研究了多卫星网络中采用VLC的中短距离星间通信的可行性,基于STK平台设计了具有双向VLC功能的双星伴飞构型,仿真给出了在轨运行一年情况下双星太阳角的变化,当可见光通信模块接收视场角为5°时,在该轨道伴飞卫星的VLC链路均可正常使用。为了提高链路容量和可靠性,进一步构建基于星间链路的SIMO-VLC系统,并通过数值仿真评估了不同分集合并算法对于链路性能的影响。仿真结果表明相比SISO系统,采用基于SIMO的分集检测方案可以获得更好的性能。针对当前惯用技术中导电滑环寿命短、无线电存在电磁干扰的现状,采用可见光通信实现离心机中定子与转子的双向通信功能,设计了系统整体方案及软硬件研制,包括数据传输协议、FPGA主控板、发射机与接收机布局、离心机信道建模、收发模块电路设计等,目前电性件中系统工作稳定。
张远颖[5]（2018）在《基于LED的轨道角动量光束的调控与光通信应用》文中进行了进一步梳理随着通信科技的发展,对于信息容量的要求越来越高。在光通信领域中,人们已经利用了光束的不同自由度,如振幅,相位,偏振态等来加载信息或者对信道进行编码以提高信息的传输容量。近年来,轨道角动量（OAM）作为光子的一个崭新自由度,为解决通信容量不足的问题,提供了另一种可行的方案,即轨道角动量复用与解复用技术。利用OAM编码信息在自由空间中进行光通信具有独特的保密性;利用轨道角动量的复用/解复用技术,实现自由空间信息传输,通信速率达到Tbit/s级别。目前,这些基于轨道角动量的光通信系统主要是利用相干性非常好的激光光源。本文将基于光轨道角动量实现信息编码的方案推广到LED光源,比较系统地研究了基于LED轨道角动量光束及其叠加态的制备、操控及测量,及其在新型光通信体系中的应用。本文完成的主要研究工作和创新点如下:1、系统研究了基于LED的部分相干光源产生的各类消色差涡旋光束传输特性。基于部分相干光的高斯谢尔模型,并结合数字螺旋成像理论,推导了自由空间ABCD传输矩阵,从而将适用范围推广至负数和叠加态的衍射公式,数值模拟了涡旋光束在自由空间中的传播特性。在实验上,利用LED光源产生了各类涡旋光束,并发现分数涡旋光束经过传播以后中空结构与缺口渐渐弥合的现象,实验得到的结果与理论模拟高度符合。该工作为实现部分相干光的涡旋相位调控提供了新的思路,并且为基于LED涡旋光束的自由空间光通信的应用打下理论基础。2、构建一种基于LED光源利用涡旋光束叠加态来编码、传输信息的自由空间通信链路,并高保真地成功传输彩图与音频信息。在发射端,利用θ调制原理,令RGB三色OAM叠加态的模式复用作为信息载体,能够高速多通道地传输信息。接收端,在自由空间传播的基础上,利用透镜组对传输的光束进行缩束和成像,通过CCD相机记录得到清晰的传输模式;并利用有监督的机器学习进行模式的识别,高保真地复原了传输彩色图像以及音频流。此工作首先采用了 LED部分相干光与涡旋光束的模式叠加态进行结合,由于部分相干光相比相干光的闪烁效应更弱,受到大气湍扰的影响更小;并且此通信链路是点对点安全传输系统,故具有很强的防窃听能力,这一优势可以作为Li-Fi技术的补充,提高光学系统的安全性。3、另外在激光光场调控方面,利用入射光的不完整螺旋相位调制并结合圆孔衍射研究了非标准涡旋光束的传输特性进行光场调控。在实验上,.通过泊松亮斑和轨道角动量光束在实验上的调控,进一步验证了通过螺旋相位调制深度与振幅掩模版能够引导能流;并直观地展示了通过调节相位深度能够影响泊松亮斑的形成,且振幅掩模版的振幅调控对于光场调控的作用也至关重要;理论上,通过数字螺旋成像原理模拟了非标准轨道角动量光束在不同相位调制深度情况下,坡印廷能流矢量的径向和角向分量分布情况,总结了光束的螺旋相位和圆孔障碍物能够引导与调控光场能流。
张根发[6]（2017）在《自由空间光通信系统最佳中继布设算法》文中进行了进一步梳理自由空间光通信（Free-space optical communications,FSO）是一种通过调制大气中传播的激光来发送信息的技术,其传输速度可以高达几G bps。然而依赖于天气的信道损失和湍流衰落是限制FSO链路距离的两个主要因素。一种解决方案是使用中继。通过引入中继,我们可以将长链路分解成多个短链路,进而减少湍流衰落,提升总的链路距离。因此,最优中继节点布设成为解决问题的关键。本文对FSO中继节点布设进行了深入的研究,主要包括以下几个方面:（1）给出了多跳FSO广播系统的模型,并提出了在非限制条件下的最优中继节点布设算法。在使多跳FSO广播通信的中断概率最小的布设准则下,将中继布设问题转化为无限制条件下的最优化问题。把中继节点位置作为变量,用户节点的中断概率作为目标函数,建立多目标最优化模型。然后把用户节点通信服务优先级作为权重因子,使用线性加权和方法把多目标最优化问题转化为单目标最优化问题进行求解。（2）提出了在没有障碍物和可行域约束条件下,适用于Lognormal和Gamma-Gamma信道模型的两个最优中继布设定理。并理论证明了在发送功率足够大的情况下,最优中继节点应该等距离分布在从信源到信宿的所在的直线上。中继节点的用户数和中继节点的权重对最优中继位置没有任何影响。同时给出了仿真过程,验证了定理的正确性。（3）研究了在障碍物和可行域约束函数条件下,多跳FSO广播系统的中继位置布设算法。在用圆形、椭圆形、线性描述障碍物约束函数,圆形、椭圆形和多边形描述可行域约束函数的基础上,将布设问题转变为限制性条件下的多目标最优化问题。给出了Lognormal信道模型下的最优中继仿真结果,并给出实际工程建议。
袁小聪,贾平,雷霆,张萌,闵长俊,李玉茹,李朝晖,牛憨笨[7]（2014）在《光学旋涡与轨道角动量光通信》文中研究说明光学旋涡（optical vortices,OV）光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量（orbital angular momentum,OAM）.OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控（OAM状态作为调制方式）和OAM复用（OAM光束作为复用信道）.针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力.
杨牧[8]（2013）在《大气光通讯系统设计及相关测试技术与研究》文中研究指明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。
杨牧,魏计林[9]（2013）在《波分复用在自由空间光通信系统的应用仿真》文中研究表明介绍波分复用和自由空间光通信系统原理,利用Optisystem光通信软件仿真搭建了波分复用在光传输链路系统的应用模型。在直接调制下,通过对系统的Q因子、误码率等参数的仿真分析表明,波分复用在FSO系统中的应用具有可行性和稳定性。
孟浩然,刘欣悦,张斌[10]（2012）在《自由空间光通讯ATP系统关键技术研究》文中认为自由空间光通信是指利用激光光束作为载波在空间直接进行数据信息双向传送的一种技术。激光通信一般是在较为恶劣的空间环境下进行工作的,其中窄束激光发射光束的高精度对准是制约激光通信性能的一个主要难点,这就使得对ATP技术的研究显得尤为重要。ATP系统的性能直接影响空间光通信的质量,因此ATP技术是空间光通信系统的一项关键支撑技术。本文对空间光通讯ATP系统的关键技术做出了分析和讨论。
二、自由空间光通讯(FSO)技术及应用分析（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、自由空间光通讯(FSO)技术及应用分析（论文提纲范文）
（1）贝塞尔高斯光束在光学天线系统中的传输效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 选题依据和研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 空间光通信国内外研究现状 |
| 1.3.2 卡塞格伦光学天线国内外研究现状 |
| 1.3.3 光纤耦合国内外研究现状 |
| 1.4 本文结构和内容安排 |
| 第二章 光束在光学天线系统传输的基础理论 |
| 2.1 衍射积分理论 |
| 2.2 光束受光阑限制时传输的近似解析 |
| 2.3 光纤耦合理论 |
| 2.4 贝塞尔高斯光束的基本特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 贝赛尔高斯光束在卡塞格伦光学天线中的传输特性研究 |
| 3.1 贝赛尔高斯光束在卡塞格伦光学天线中的传输光场及相位研究 |
| 3.2 贝塞尔高斯光在卡塞格伦发射天线中的传输效率分析与比较 |
| 3.2.1 贝塞尔高斯光在卡塞格伦发射天线中的传输效率 |
| 3.2.2 贝塞尔高斯光与其他空心光的传输效率分析与比较 |
| 3.3 贝塞尔高斯光束由卡塞格伦光学天线发射后的远场分析 |
| 3.4 卡塞格伦光学天线偏焦对传输效率的影响 |
| 3.5 波长变化对光场分布和传输效率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 贝塞尔高斯光束与光纤耦合的传输效率研究 |
| 4.1 贝塞尔高斯光束与单模光纤耦合的传输效率研究 |
| 4.2 单模光纤发生偏移时对耦合效率影响的研究 |
| 4.2.1 单模光纤发生纵向偏移时对耦合效率影响的研究 |
| 4.2.2 单模光纤横向偏移时对耦合效率影响的研究 |
| 4.2.3 单模光纤随机抖动时对耦合效率影响的研究 |
| 4.3 光束整形提升耦合效率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（2）Airy涡旋光束的产生、传输、探测与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 Airy涡旋光束研究背景与现状 |
| 1.2 论文主要内容和安排 |
| 1.3 亥姆霍兹方程与傍轴方程 |
| 1.3.1 亥姆霍兹方程 |
| 1.3.2 傍轴条件下的亥姆霍兹方程 |
| 1.4 光束传输的衍射积分法 |
| 1.4.1 格林定理解法 |
| 1.4.2 菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式 |
| 1.4.3 瑞利-索末菲衍射积分公式 |
| 1.5 光束传输的角谱传输法 |
| 1.6 二维傅里叶变换的离散化近似与矩阵乘法实现 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 基于单个相位型空间光调制器产生复振幅光场的方法 |
| 2.1 基于衍射的编码 |
| 2.2 基于干涉的编码方式 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 具有单个涡旋的圆形Airy涡旋光束研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 中心加载r型涡旋和点涡旋的圆形Airy涡旋光束对比研究 |
| 3.3 加载tanh涡旋的圆形Airy涡旋光束研究 |
| 3.3.1 中心加载tanh涡旋的圆形Airy涡旋光束 |
| 3.3.2 离轴加载单个tanh涡旋的圆形Airy涡旋光束 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 对称加载两个点涡旋的圆形Airy涡旋光束及实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.3 实验验证和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 椭圆Airy涡旋光束及实验研究 |
| 5.1 椭圆Airy光束简介 |
| 5.2 椭圆Airy涡旋光束传输特性理论分析 |
| 5.3 椭圆Airy涡旋光束的实验实现和讨论 |
| 5.4 椭圆Airy涡旋光束的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于深度学习方法对椭圆Airy涡旋光束特征参量的探测 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 深度学习与卷积神经网络 |
| 6.2.1 前馈神经网络与网络训练 |
| 6.2.2 卷积与卷积神经网络 |
| 6.2.3 分类问题的输出与损失函数 |
| 6.3 识别EAVB的t参数和拓扑荷m参数 |
| 6.3.1 数据集准备与划分 |
| 6.3.2 网络模型构建 |
| 6.3.3 网络训练与实验数据测试 |
| 6.3.4 问题总结与改进 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结与创新点 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历与博士期间主要研究成果 |
（3）带有多个半环的硅光滤波器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 光滤波器概述 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 光滤波器的基础理论 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导理论 |
| 2.1.2 矩形波导理论 |
| 2.1.3 脊形波导理论 |
| 2.2 波导耦合理论 |
| 2.3 多光束干涉理论 |
| 2.4 光滤波器的性能指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 采用矩形波导的带有多个半环的硅光滤波器 |
| 3.1 结构设计 |
| 3.2 工作原理 |
| 3.3 制备工艺 |
| 3.4 理论分析 |
| 3.5 特性分析 |
| 3.5.1 半环数量的影响 |
| 3.5.2 半环间距的影响 |
| 3.5.3 耦合波导长度的影响 |
| 3.6 与马赫-曾德尔干涉型光滤波器比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 采用脊形波导的带有多个半环的硅光滤波器 |
| 4.1 结构设计 |
| 4.2 工作原理 |
| 4.3 制备工艺 |
| 4.4 特性分析 |
| 4.4.1 外脊高度的影响 |
| 4.4.2 半环数量的影响 |
| 4.4.3 半环间距的影响 |
| 4.4.4 耦合波导长度的影响 |
| 4.5 两种波导结构对应光滤波器的比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（4）高速可见光通信关键技术及空间应用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 可见光通信研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 空间应用研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和结构安排 |
| 第2章 基于OFDM的点对点VLC系统及信道研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 白光LED光源 |
| 2.1.2 光电探测器 |
| 2.2 点对点VLC信道特性分析 |
| 2.2.1 VLC系统的信道频率响应 |
| 2.2.2 LED的非线性效应 |
| 2.3 SCM与 MCM调制方案对比 |
| 2.3.1 单载波调制方案 |
| 2.3.2 多载波调制方案 |
| 2.4 基于DCO-OFDM的可见光通信系统 |
| 2.4.1 基于DCO-OFDM的 VLC系统框架 |
| 2.4.2 VLC-OFDM系统的符号同步 |
| 2.4.3 基于OFDM的 VLC系统离线实验平台 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 VLC硬件均衡技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 π型无源均衡网络 |
| 3.2.1 单级π型均衡网络 |
| 3.2.2 双级联π型均衡网络 |
| 3.3 基于晶体管的有源均衡网络 |
| 3.3.1 单级晶体管均衡网络 |
| 3.3.2 双级晶体管均衡网络 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 室内VLC系统信道建模与光源优化布局研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 室内VLC系统信道模型 |
| 4.2.1 室内VLC信道 |
| 4.2.2 室内多光源VLC系统的脉冲响应 |
| 4.3 室内光源布局模型及照度分析 |
| 4.3.1 光照度模型 |
| 4.3.2 传统布局方案及照度均匀性分析 |
| 4.3.3 光源布局模型优化 |
| 4.3.4 基于功率分配的照度均匀性优化 |
| 4.4 室内VLC系统性能分析 |
| 4.4.1 接收功率分析 |
| 4.4.2 接收面信噪比及误码率分析 |
| 4.4.3 均方根延迟扩展分析 |
| 4.5 室内光源三维优化方案 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 室外远距离VLC建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 室外远距离VLC信道模型 |
| 5.2.1 室外VLC系统框架 |
| 5.2.2 大气散射吸收效应 |
| 5.2.3 大气湍流效应 |
| 5.3 室外VLC噪声源及信噪比分析 |
| 5.4 不同调制方式的比较 |
| 5.4.1 L-PAM调制 |
| 5.4.2 L-PPM调制 |
| 5.4.3 L-DPIM调制 |
| 5.4.4 不同调制方案对比 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.5.1 场景分析 |
| 5.5.2 仿真分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 VLC的空间应用及系统设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 星间VLC链路 |
| 6.2.1 多卫星网络的分布构型 |
| 6.2.2 基于VLC的双星伴飞构型 |
| 6.2.3 发射机功率预算 |
| 6.2.4 基于SIMO-VLC的分集检测技术 |
| 6.3 离心机VLC信息传输系统 |
| 6.3.1 离心机VLC系统设计 |
| 6.3.2 系统接口及信息流控制 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 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 |
（5）基于LED的轨道角动量光束的调控与光通信应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 轨道角动量光束(OAM)的研究概况 |
| 1.3 课题的研究意义 |
| 1.4 理论基础和研究方法 |
| 1.5 本论文的内容安排和主要创新点 |
| 第二章 涡旋光束的基本原理及制备方式 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 涡旋光束的基本特性 |
| 2.3 目前制备轨道角动量光束几种方案 |
| 2.4 轨道角动量光束的检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于LED的白光涡旋的产生及其传输特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LED光源质量分析 |
| 3.3 利用棱镜补偿色散产生LED白光涡旋的分析 |
| 3.4 LED白色涡旋光束的传输机制分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于LED的自由空间光通信系统 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 利用部分干光学信息处理系统光通信链路 |
| 4.3 LED可见光通信链路数据传输彩图与音频 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 非标准的涡旋光束调控泊松亮斑 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光场调控的主要三种类型 |
| 5.3 利用螺旋相位调控泊松亮斑 |
| 5.4 非标准涡旋光束传输机制与坡印廷矢量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 博士期间发表的论文和专利 |
| 致谢 |
（6）自由空间光通信系统最佳中继布设算法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3 本文的研究内容和结构安排 |
| 1.3.1 本文的研究内容 |
| 1.3.2 本文的结构安排 |
| 第二章 自由空间光通信系统模型 |
| 2.1 FSO通信系统概述 |
| 2.1.1 FSO通信系统基本原理 |
| 2.1.2 FSO通信系统的几个关键因素 |
| 2.2 噪声模型 |
| 2.2.1 散弹噪声 |
| 2.2.2 热噪声和背景噪声 |
| 2.3 衰落模型 |
| 2.3.1 固定衰落 |
| 2.3.2 Lognormal衰落模型 |
| 2.3.3 Gamma-Gamma衰落模型 |
| 2.4 信噪比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多跳FSO广播系统 |
| 3.1 解码-转发多跳FSO中断概率 |
| 3.1.1 多跳网络准确中断概率 |
| 3.1.2 多跳网络最长跳中断概率 |
| 3.2 多跳FSO广播系统模型 |
| 3.2.1 传输模型 |
| 3.2.2 信道模型 |
| 3.2.3 FSO中继中断概率 |
| 3.3 最优化框架 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 无障碍物多跳FSO广播系统最佳用户节点布设算法 |
| 4.1 基于最小中断概率的节点布设算法 |
| 4.1.1 系统最优化模型 |
| 4.1.2 基于线性权系数的最优化求解 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.2.1 最优中继布设定理 |
| 4.2.2 Lognormal信道最优中继布设定理证明 |
| 4.2.3 Gamma-Gamma信道最优中继布设定理证明 |
| 4.3 仿真结果分析 |
| 4.3.1 发射功率对最优中继布设的影响 |
| 4.3.2 用户节点个数和权重因子对最优中继布设的影响 |
| 4.3.3 中断概率理论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 有障碍物多跳FSO广播系统最佳用户节点布设算法 |
| 5.1 约束函数 |
| 5.1.1 障碍物约束函数 |
| 5.1.2 可行域约束函数 |
| 5.2 最优化框架和解决方案 |
| 5.2.1 最优化框架 |
| 5.2.2 解决方案分析 |
| 5.3 Lognormal信道仿真结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（7）光学旋涡与轨道角动量光通信（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 光学旋涡的产生与检测 |
| 1.1 OV的产生方法 |
| 1.1.1 螺旋位相片 |
| 1.1.2 HG模到LG模的转换 |
| 1.1.3 衍射光学元件 |
| 1.1.4 其他方法 |
| 1.2 OV的检测方法 |
| 1.2.1 干涉仪方法 |
| 1.2.2 位相全息图 |
| 1.2.3 图像重构法 |
| 1.2.4 半径比值法 |
| 2 OV在FSO系统中的两种应用机制 |
| 2.1 OAM-SK |
| 2.2 OAM-DM |
| 3 OV的性能 |
| 3.1 误码率和频谱利用率 |
| 3.2 误码率、大气扰动和信道编码 |
| 3.3 保密优点 |
| 展望 |
（8）大气光通讯系统设计及相关测试技术与研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景 |
| 1.2 现阶段主要的通信模式 |
| 1.3 大气激光通信的特点 |
| 1.4 国内外激光通信发展现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 本文主要研究的几个关键技术 |
| 1.6 本论文的主要结构与组成 |
| 第二章 大气激光通信原理与系统设计 |
| 2.1 FSO 系统总体设计 |
| 2.2 通信系统各部分功能概述 |
| 2.2.1 激光发射端机 |
| 2.2.2 信号接收端机 |
| 2.2.3 光学长程反射池 |
| 2.3 激光光源的调制方式 |
| 2.4 通信系统的设计指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 大气激光传输链路的设计方案 |
| 3.1 激光光源 |
| 3.1.1 大气激光通信系统对光源的要求 |
| 3.1.2 大气对激光信号的影响 |
| 3.2 激光器的选择 |
| 3.2.1 常用激光器性能比较 |
| 3.2.2 垂直腔半导体激光器 |
| 3.2.3 激光器的选择 |
| 3.3 激光器驱动电路 |
| 3.3.1 MAX3740 驱动芯片 |
| 3.3.2 典型应用电路 |
| 3.4 接收电路的设计 |
| 3.4.1 光电探测器的选择 |
| 3.4.2 信号处理电路设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光学长程反射池的光学设计 |
| 4.1 Herriott 型长程池的发展 |
| 4.2 Herriott 型长光程理论 |
| 4.3 改进型的 Herriott 型光学长程池 |
| 4.3.1 高斯光束的 ABCD 传输理论 |
| 4.3.2 新型长程池的光学设计 |
| 4.3.3 影响反射次数的因素与计算结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多路激光信号的调制与解调的设计方案 |
| 5.1 波分复用技术传输原理 |
| 5.2 WDM 系统组成 |
| 5.2.1 光波长转换器 |
| 5.2.2 波分复用器：合波器与解波器 |
| 5.2.3 中继线路单元 |
| 5.3 OPtiSystem 仿真软件的介绍 |
| 5.3.1 OPtiSystem 的应用 |
| 5.3.2 OPtiSystem 功能实现 |
| 5.4 基于 OPtiSystem 的 FSO 仿真模型 |
| 5.4.1 OPtiSystem 仿真应用 |
| 5.4.2 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 系统调试与误码率的检测 |
| 6.1 光路搭建与光学长程系统的调节 |
| 6.2 通信实验测试 |
| 6.2.1 通信数据测试 |
| 6.2.2 误码率的监测 |
| 6.2.3 误码率测试仪测试代码 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（9）波分复用在自由空间光通信系统的应用仿真（论文提纲范文）
| 1 FSO系统和波分复用技术原理 |
| 1.1 FSO系统的通信原理 |
| 1.2 波分复用技术设计原理 |
| 2 Optisystem软件及仿真模型 |
| 3 仿真结果分析 |
| 4 结束语 |
四、自由空间光通讯(FSO)技术及应用分析（论文参考文献）
- [1]贝塞尔高斯光束在光学天线系统中的传输效率研究[D]. 刘人瑄. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]Airy涡旋光束的产生、传输、探测与应用研究[D]. 曹炳松. 浙江大学, 2021(01)
- [3]带有多个半环的硅光滤波器研究[D]. 苗江云. 南京邮电大学, 2020(02)
- [4]高速可见光通信关键技术及空间应用的研究[D]. 陈泉润. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)
- [5]基于LED的轨道角动量光束的调控与光通信应用[D]. 张远颖. 厦门大学, 2018(12)
- [6]自由空间光通信系统最佳中继布设算法[D]. 张根发. 南京邮电大学, 2017(02)
- [7]光学旋涡与轨道角动量光通信[J]. 袁小聪,贾平,雷霆,张萌,闵长俊,李玉茹,李朝晖,牛憨笨. 深圳大学学报(理工版), 2014(04)
- [8]大气光通讯系统设计及相关测试技术与研究[D]. 杨牧. 太原科技大学, 2013(08)
- [9]波分复用在自由空间光通信系统的应用仿真[J]. 杨牧,魏计林. 电子科技, 2013(01)
- [10]自由空间光通讯ATP系统关键技术研究[A]. 孟浩然,刘欣悦,张斌. 第三十一届中国控制会议论文集C卷, 2012