上行传输光束的闪烁起伏影响星地激光链路的稳定性,而利用时间平滑效应增加光电探测器曝光时间是克服大气闪烁的有效途径之一。考虑曝光时间的平滑效应,分别导出了小天顶角和大天顶角下的时间平滑因子表达式,在此基础上,分析了接收终端离地高度和天顶角对时间平滑效应的影响。研究结果表明,不管是大天顶角还是小天顶角下的上行传输光束,通过增加探测器的曝光时间都可以大大减少起伏强度,提高瞄准捕获跟踪链路的稳定性。研究结果还表明,随着接收终端离地高度和天顶角的增大,大气闪烁时间平滑作用降低。
大气光学 大气闪烁 时间平滑 曝光时间 瞄准捕获跟踪链路 atmospheric optics atmospheric scintillation time averaging exposure time PAT links
哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室，哈尔滨 150001
为了给空间光通信的瞄准捕获跟踪链路的设计提供参考，实验研究了强湍流区的大气闪烁时间平滑效应，并考虑大气闪烁和瞄准抖动误差，分析了空间光通信的跟瞄链路的强度起伏统计规律；在此基础上，分析了时间平滑对链路衰落起伏的改善作用。实验研究结果表明，随着曝光时间的增加，强湍流区的大气闪烁起伏幅度减小，当曝光时间达到几十毫秒时，强湍流区的大气闪烁起伏服从对数正态分布；在确保空间光通信系统的链路跟踪中断概率小于10－3以下，采用时间平滑可以使所需的衰落冗余减少15dB～20dB。
光通信 大气闪烁 时间平滑 衰落冗余 强湍流区 optical communication atmospheric scintillation time-averaging effect fade budget moderate and strong turbulence
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150001
利用大气闪烁的时间平滑效应,增加光电探测器曝光时间是克服大气闪烁对大气光通信的瞄准、捕获、跟踪链路影响的有效途径之一。基于科尔莫戈罗夫谱,导出了弱湍流起伏区无限平面波和球面波的大气闪烁时间平滑因子的一般表达式,并且用几何光学近似得到了在大孔径和小孔径接收情况下的时间平滑因子近似表达式。在孔径远大于菲涅耳区尺度时,平面波和球面波的时间平滑因子的近似表达式与精确表达式的误差分别小于6%和3%。分析结果表明,孔径越小,时间平滑效应越显著,并且菲涅耳区尺度对时间平滑效应影响的程度也随着孔径的增加而减弱。
大气光学 大气光通信 时间平滑 时间平滑因子 大气闪烁
