黄冠 耿超 李枫 李新阳 吕国云‡ 樊养余

1) (西北工业大学电子信息学院,西安 710129)

2) (中国科学院自适应光学重点实验室,成都 610209)

3) (中国科学院光电技术研究所,成都 610209)

单模光纤自适应耦合装置能够将空间激光高效、稳定的耦合至单模光纤中,在自由空间光通信领域具有重要的研究意义.然而,在长距离、强大气湍流环境下的空间光通信系统中,装置闭环性能会受到光电探测噪声的严重干扰.本文针对该问题开展了深入研究,分析了光电探测噪声的作用机理,建立了噪声干扰程度评价指标,同时结合实际的单模光纤自适应耦合装置开展了相应的数值仿真研究.仿真结果表明,光电探测噪声会对光纤耦合过程中的闭环平均耦合效率、闭环精度、以及闭环带宽产生严重影响.根据仿真结果,本文给出了相应的经验公式,能够用以计算强噪声干扰环境下光纤耦合过程应满足的光学及电学参数.本文的理论及仿真结果能够为长距离、强大气湍流环境下的单模光纤自适应耦合装置的设计提供相应的理论依据.

1 引言

自由空间激光通信(free space optical communication,FSOC)具有传输速率高、信息容量大、保密性能好等优点,在军事和民用领域有着广阔的应用前景[1−4].在FSOC 系统中,高效、高稳定的空间光至单模光纤(single-mode fiber,SMF)耦合是保证通信系统低误码率的重要前提[5−7].然而,由于SMF 的纤芯直径通常非常小,因此机械调节精度、环境温度、重力、大气湍流等因素都会对SMF 耦合效率产生严重影响,继而……