光電探測噪聲對單模光纖自適應耦合裝置的閉環性能影響研究*

黃冠 耿超 李楓 李新陽 呂國云? 樊養余

1) (西北工業大學電子信息學院,西安 710129)

2) (中國科學院自適應光學重點實驗室,成都 610209)

3) (中國科學院光電技術研究所,成都 610209)

單模光纖自適應耦合裝置能夠將空間激光高效、穩定的耦合至單模光纖中,在自由空間光通信領域具有重要的研究意義.然而,在長距離、強大氣湍流環境下的空間光通信系統中,裝置閉環性能會受到光電探測噪聲的嚴重干擾.本文針對該問題開展了深入研究,分析了光電探測噪聲的作用機理,建立了噪聲干擾程度評價指標,同時結合實際的單模光纖自適應耦合裝置開展了相應的數值仿真研究.仿真結果表明,光電探測噪聲會對光纖耦合過程中的閉環平均耦合效率、閉環精度、以及閉環帶寬產生嚴重影響.根據仿真結果,本文給出了相應的經驗公式,能夠用以計算強噪聲干擾環境下光纖耦合過程應滿足的光學及電學參數.本文的理論及仿真結果能夠為長距離、強大氣湍流環境下的單模光纖自適應耦合裝置的設計提供相應的理論依據.

1 引言

自由空間激光通信(free space optical communication,FSOC)具有傳輸速率高、信息容量大、保密性能好等優點,在軍事和民用領域有著廣闊的應用前景[1?4].在FSOC 系統中,高效、高穩定的空間光至單模光纖(single-mode fiber,SMF)耦合是保證通信系統低誤碼率的重要前提[5?7].然而,由于SMF 的纖芯直徑通常非常小,因此機械調節精度、環境溫度、重力、大氣湍流等因素都會對SMF 耦合效率產生嚴重影響,繼而……