基于声光频移技术激光通信系统研究

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自由空间光通信(Free Space Optical Communication, FSO)系统是一种利用激光光束作为载波,大气为传输信道,传输文本、音频、视频等信号的通信系统。按照调制和探测方式的不同划分,自由空间光通信系统可分为光强调制、直接探测和频率相位调制、相干解调两种。本文所述基于声光频移的激光通信系统是利用声光调制器双重调制传输光束光强的通信系统,和光强调制、直接探测方式通信系统相比该系统有更好的抗噪能力。论文研究工作首先进行了声光频移的激光通信系统的发射端的设计与制备。发射端包括光源、声光调制器和光拍单元。声光调制器对光束有光强、光频率有调制作用,比较拉曼-纳斯衍射和布拉格衍射得出:布拉格衍射能产生稳定的频移,衍射光束级数较少,光功率利用率高,是较好的光强、光频率调制方案。光拍能实现光频率调制和光强调制的转换。对光拍原理分析结果表明,偏振方向的一致性越好、光束的相对光强越接近、光束自身的谱宽越窄以及两束光的夹角越小的两束光参与拍频,则光拍中频信号强度就越强。然后在文献给出的光拍结构的基础上,设计了一次衍射光拍结构,该光拍结构含器件少,调试方便。论文研究工作随后进行了声光频移的激光通信系统的接收端的设计与制备。用光电倍增管做光电探测,利用LC带通滤波放大器实现接收信号的滤波放大处理,利用D触发器降低载波频率,利用FPGA内各数字逻辑模块实现信号包络检波、解调。发射端装置含氦氖激光源、声光调制器、高反镜、半透半反镜等,接收端装置含光电倍增管、模拟LC滤波电路、FPGA等。论文的最后,对设计的声光频移的激光通信系统进行了实验测试。测试发射端输出信号经大气信道传输后的波形和频谱,同时也完成了相同条件下光强调制、直接探测方式波形和频谱的测试工作,对比两种系统测试结果后发现所设计的系统有更好的抗干扰能力。对接收端各个功能模块进行测试,并对整个接收端总体测试,测试结果显示各个模块都能实现所设计功能,接收端接收误码率低。最后,对全文做出总结,并分析设计不足以及以后的改进方向。
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