《新型光子晶體光學天線設計及光傳輸性能研究》是依託電子科技大學,由楊華軍擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型光子晶體光學天線設計及光傳輸性能研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊華軍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用光子晶體自準直特性與具有次鏡中心開孔的卡塞格倫光學天線相結合，構建新型結構的光子晶體光學天線，進行理論建模和最佳化設計，提高光學天線的發射精度和光傳輸效率。具體包括：.（1）套用光子晶體的自準直特性，探究光子晶體在光學天線預準直系統中的套用，設計光子晶體高精度準直器；（2）基於高斯光束的雷射傳輸理論，對新型結構的光學天線系統，進行理論分析，最佳化光傳輸性能，提高傳輸效率；（3）套用光子晶體的慢光效應對次鏡中心開孔引入的相位差，進行相位補償器設計；（4）對光學天線系統三維偏軸進行理論建模，研究偏軸對光傳輸特性的影響；（5）加工製作、實驗測試與驗證。.本研究將為空間光通信提高準直精度、增加傳輸效率提供套用研究基礎。在光通信技術領域具有重要的理論研究意義。
結題摘要
無線光通信具有小的波束髮散角和穩定的方向使其具有良好保密性，但也使得光束的捕獲變得困難，目前光通信技術面臨的關鍵技術問題是：高精度預準直技術和高效率的光學天線發射、接收技術；高精度光學天線發射、接收技術是確保實現遠距離空間雷射通信的關鍵技術。本項目主要針對光通信的關鍵技術進行研究，利用光子晶體自準直特性與新型結構的光學天線相結合，提高光學天線的光傳輸效率。具體包括： （1）套用表面調製的光子晶體的自準直特性，探究了光子晶體在光學天線預準直系統中的套用，設計了光子晶體高精度準直器；設計了非球面柱透鏡組高精度準直系統；設計了接近衍射極限的理想非球面高精度準直系統和同軸高精度準直系統； （2）設計了主、次鏡具有一維光子晶體全反射膜層的新型光子晶體光學天線；設計了次鏡中心開孔的卡塞格倫光學天線；設計了拋物與雙曲組合的主鏡結構光學發射天線；設計了旋轉橢球面次鏡和共焦拋物面主鏡構成的光學發射天線； （3）套用光子晶體的慢光效應對次鏡中心開孔引入的相位差，進行了相位補償器設計； （4）研究了空心光束產生的新方法及其在光學天線系統中的傳輸特性，進行理論建模和最佳化設計，提高光學天線的發射精度和光傳輸效率。得到了三維偏軸對天線傳輸效率的影響曲線。 （5）對光通信實驗平台進行了實驗測試。 研究結果表明：預準直發散角在子午和弧矢面內均小於0.115 mrad，再經光學天線可進一步壓縮發散角。為了實現超遠距離光通信，設計了接近衍射極限的理想非球面預準直系統和同軸高精度預準直系統，研究了多種光學天線結構對傳輸效率的影響，得出傳輸效率最大值為91.6%。構建了光通信實驗平台，實現了光信息傳輸，對光傳輸特性進行了實驗測試，得到了偏軸對天線傳輸效率的影響曲線。隨著國內高精度非球面加工技術的進一步完善，可望能實現更高精度的預準直、更高傳輸效率光學天線。本研究將為超遠距離空間光通信提高準直精度、增加傳輸效率提供套用研究基礎。在光通信技術領域具有重要的套用前景和社會經濟效益。 通過本項目研究，發表相關SCI研究論文25篇，中文論文10篇，申請國家發明專利4項，獲得四川省教學成果獎二等獎1項。
