高速自由空間光通信無波前感測器自適應光學研究

《高速自由空間光通信無波前感測器自適應光學研究》是依託華中科技大學，由元秀華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速自由空間光通信無波前感測器自適應光學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：元秀華
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

在遠距離高速自由空間光通信系統中，常規的信號處理方法不能有效解決湍流大氣引起的一系列通信質量問題！湍流大氣是遠距離高速空間光通信需要研究和解決的科學問題。本項目面向數百公里大氣鏈路、高傳輸速率的空間光通信，研究建立複雜湍流大氣統計模型的新概念和新方法，探索湍流大氣和傳播光場相互作用的統計規律，建立非Kolmogorov湍流大氣的統計模型；針對傳統自適應光學（AO）回響慢、體積大以及自適應差等一系列問題，提出並研究一種基於波前預測的無波前感測器新型自適應光學原理與技術。 項目創新點在於建立新的湍流大氣統計模型，採用預測波前與反饋能量疊代新方法，建立新AO系統能量耦合效率的評價函式；並提出一種最陡梯度下降算法和遺傳算法結合的能量－相位反演算法，在焦平面實施波前重構及畸變補償的新技術方法。和在孔徑平面補償的傳統AO系統比較，算法更最佳化，回響快，體積小，重量輕，且可增加系統跟蹤範圍。

結題摘要

本項目於2011年1月獲得國家自然科學基金資助，執行期限為2011年1月至2013年12月。在此期間，圍繞項目目標，面向高速自由空間光通信系統衛星——地面光通信需求，重點研究湍流大氣對高速空間光通信系統性能的影響及解決方案，提出並研究無波前感測新型自適應光學技術，包括大氣湍流理論研究、湍流大氣光傳輸特性研究、湍流大氣實驗室模擬研究、無波前感測自適應光學算法、波前重構方案、波前矯正技術及光機電一體化技術，本項目將無波前感測器自適應光學技術套用到40Gbit/s空間光通信系統，在實驗室模擬的湍流大氣環境下，進行了不同調製編碼格式的光通信實驗，取得了較好效果，擬向實際空間光通信系統工程套用推廣，爭取搭載到衛星—地面空間光通信系統套用。截止2013年12月，本項目研究已在國內外高水平學術刊物發表學術論文10篇，獲得國家授權發明專利一項，培養博士研究生3人，培養碩士研究生5人。搭建無波前感測自適應光學實驗平台系統一套，可供研究空間光通信系統和自適應光學技術。