光学系统中球差和彗差对光束光远场分布的影响.pdf

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1、通信与信息处理《自动化技术与应用》20l0年第29卷第3期CommunicationandInformationProcessing光学系统中球差和彗差对光束光远场分布的影响杨缙峰，王晓巍(黑龙江省同信通信规划设计有限公司，黑龙江哈尔滨150090)摘要：星问光通信中，波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。本义分析了球差和彗差对信号光远场分布、灭线接收光功率的影响，引入了畸变衰减因子，给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根值的关系。理论分析和数值仿真结果表明，球差和彗差畸变越大，对天线接收功率的影响越火。在天线对准的条件下，当彗差和

2、球差畸变均疗根值分别约为0．120和0．135时，天线的接收功率为无畸变时的I／2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的，球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。关键词：卫星光通信；远场分布；接收功率；球差；彗差中图分类号：0432．2文献标识码：A文章编号：10037241(2010)03～003905InfluenceofSphericalAberrationandComaonFar-fieldDistributionofLaserBeamYANGJin-feng，WANGXiao-wei(Heilongjia

3、ngProvinceTopsenCommunicationPlanningandDesignCo．，Ltd，Harbin150090China)Abstract：Ininter—satellitecommunications．wavefrontaberrationsaremainlyfactorinaffectingfar—fieldbehaviorofsignalbeam．InthispapertheinfluenceofcomaandsphericalaberrationOilthefar—fielddistributiona

4、ndonantennareceivingpowerisanalyzed，andaberationattenuationfactorisintroducedandtherelationofittorootmeansquareisgiven．Theresultsshowthatthedeepercomaandsphericalaberrationare，themoreinfluenceonreceivingpoweris．Intheconditionoftheantennaebeingalignedcorectly，receiving

5、powerbecomeshalfofthatforsignalbeanwithoutaberration，whenthevaluesofrootmeansquareforcomaandsphericalaberrationare0．120and0．135，respectively．Theinfluenceofcomaonreceivingpowerismainlycausedbymovingoftheintensitypeak，andforsphericalaberration，itistheincreasingofseconda

6、ryintensitypeak．Keywords：inter·satelliteopticalcommunications；far·-fielddistribution；receivingopticalpower；sphericalaberration；coma1引言温度的不均匀性，严重影响了光学系统的性能，所以由与微波通信相比，卫星光通信终端具有体积小、重发射机天线发射的激光光束通常都不是理想光束，而是量轻、通信容量大和保密性强等优点，近年来卫星光通具有一定波前误差的畸变光束。Toyoshima等人【]利用信已成为通信领域研究的

7、热点【10】。Zernike多项式描述信号光波前畸变，分析了波前畸变在星问光通信中，信号光的远场特性决定了接收天对对准偏差的影响，而波前畸变如何影响接收端的光场线的接收光功率和输入信噪比，从而，直接影响本端误分布和天线接收光功率的研究鲜见报道。码率和对准误差。由于卫星间的距离非常远，通常，理本文根据卡塞格伦望远系统的特点，利用Zernike—想光束在接收平面上的光场可认为是平面波或高斯波Annular多项式描述了像差畸变，分析了球差和彗差对l8】。但是，由于运行于轨道中的卫星终端系统受周围环信号光远场分布和天线接收光功率，引入了畸

8、变衰减因境的影响，如空间辐射、污染、温度不均匀等，特别是子，给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根值的关系。所得结果对卫星光通信光学终端的设计与装调具有重收稿日期：2010—0卜11要的指导意义。chn_畸uesofAulomal~&^p哟nsJ39自