大容量空间光通信链路下基于变焦透镜的自适应校正方法技术

本发明专利技术涉及一种大容量空间光通信链路下基于变焦透镜的自适应校正方法，属于光通信技术领域。在保持变焦透镜和CCD相机距离不变的情况下采集探针光束在后焦面以及各个离焦面的光强分布信息，同时利用改进相位差方法重建传输过程中大气湍流引起的畸变相位信息，从而达到修复畸变OAM光束、提升大容量空间光通信链路性能的目的。本发明专利技术所提方法具有算法收敛速度快，校正精度高，实现手段简单的优点，在提高自适应光学系统校正精度的同时，可有效降低自适应光学系统的成本与结构复杂度。自适应光学系统的成本与结构复杂度。自适应光学系统的成本与结构复杂度。

【技术实现步骤摘要】
大容量空间光通信链路下基于变焦透镜的自适应校正方法


[0001]本专利技术涉及一种大容量空间光通信链路下基于变焦透镜的自适应校正方法，属于光通信


技术介绍

[0002]适应全球网络发展趋势的高速大容量空间光通信技术一直是国内外学者的研究热点。轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)作为一种新的光束维度，因其独特的光学特性在光通信技术中受到越来越多的关注。携带OAM的涡旋光束具有特殊的螺旋相位结构exp(inφ)，n为方位角指数，表征OAM态，为传播方位角(n代表光束单波数内2π相移的个数)。具有不同方位角指数n的OAM光束相互正交，n理论上可以为无穷大整数。因此，OAM能够有效地提高空间光通信系统的容量，满足现代高速率、大容量的通信需求。
[0003]在实际的轨道角动量空间光通信链路中，大气湍流环境会使OAM光束产生相位畸变，导致功率损耗、OAM模式之间串扰严重，从而降低空间光通信链路的传输性能。针对OAM光束在传播过程中产生的不必要的湍流畸变，研究者们提出利用自适应光学(Adaptive opt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大容量空间光通信链路下基于变焦透镜的自适应校正方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采集光强信息F
x
通过自适应光学系统采集光强信息F
x
；保持变焦透镜和CCD相机的距离不变，通过调节变焦透镜的加载电压，实现对光强信息F
x
的采集；所述自适应光学系统包括：解复用器，变焦透镜，CCD相机，数据处理器和波前校正器；所述解复用器用于将接收到的畸变复用光束解复用，透射光束为畸变信息光束，反射光束为畸变的探针光束；所述变焦透镜置于解复用器的反射光路后方；所述CCD相机置于变焦透镜的后方激光光路中且置于距离变焦透镜距离s的平面处，用于接收畸变探针光束在后焦面及各离焦面的光场强度分布，并将数据信息传输至数据处理器；所述数据处理器与CCD相机连接，用于利用改进相位差方法计算畸变探针光束的相位信息，从而计算得到传输过程中的相位畸变量，并生成相应数据信息传输至波前校正器；所述波前校正器用于修复畸变的信息光束；步骤二、通过步骤一采集到的光强信息F
x
，利用改进相位差方法实现相位重建，进而完成大容量空间光通信链路下的畸变光束校正；所述利用改进相位差方法实现相位重建是按照如下的方式进行：(1)初始化：设置初始前焦面光场复振幅分布估计值为|g0|和φ0分别是未畸变探针光束的幅度与相位分布，j为虚数单位；(2)前焦面至后焦面的变换：对前焦面光场复振幅分布估计值做傅里叶变换，得到后焦面光场的复振幅分布和θ
F_k
分别是后焦面光场复振幅分布估计值的幅度与相位分布；保留所述后焦面光场复振幅分布估计值的相位分布信息，将所述相位分布信息与由CCD相机获取的后焦面光强信息F0结合，组成新的后焦面光场复振幅分布估计值估计值是畸变探针光束在后焦面的幅度分布；所述光强信息分布是幅度分布的平方；(3)后焦面至第一前离焦面的变换：对新的后焦面光场复振幅分布估计值按下式做光场变换，得到第一前离焦面光场的复振幅分布估计值和θ
1_k
分别是第一前离焦面光场复振幅分布估计值的幅度与相位分布；保留所述第一前离焦面光场复振幅分布估计值的相位分布信息，将所述相位分布信息与由CCD相机获取的第一前离焦面光强信息F1结合，组成新的第一前离焦面光场复振幅分布估计值结合，组成新的第一前离焦面光场复振幅分布估计值是畸变探针光束在第一前离焦面的幅度分布；(4)第一前离焦面至后焦面的变换：对新的第一前离焦面光场复振幅分布估计值按下式做光场变换，再一次得到后焦面光场的复振幅分布估计值
和分别是后焦面光场复振幅分布估计值的幅度与相位分布；保留所述后焦面光场复振幅分光场复振幅分布估计值场复振幅分光场复振幅分布估计值(5)后焦面至第二后离焦面的变换：对上述第(4)步计算得到的后焦面光场复振幅分布估计值按下式做光场变换，得到第二后离焦面光场的复振幅分布估计值和θ
2_k
分别是第二后离焦面光场复振幅分布估计值的幅度与相位分布；保留所述第二后离焦面光场复振幅分布估计值的相位分布信息，将所述相位分布信息与由CCD相机获取的第二后离焦面光强信息F2结合，组成新的第二后离焦面复振幅分布估计值，记为分布估计值，记为是畸变探针光束在第二后离焦面的幅度分布；(6)第二后离焦面至第N后离焦面的变换：第二后离焦面至第三后离焦面、
…
、第(N
‑
1)后离焦面至第N后离焦面的光场变换操作与上述第(5)步相似；经过保留相位、替换幅度的操作，最终可得到最新第N后离焦面光场复振幅分布估计值，记为操作，最终可得到最新第N后离焦面光场复振幅分布估计值，记为是...

【专利技术属性】
技术研发人员：常欢，忻向军，高然，王斐，张琦，周思彤，郭栋，王富，李志沛，刘欣雨，于超，田清华，田凤，许琦，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：