自由空間光通信受信におけるモード数限定コヒーレントビーム合成に基づくモデリングと性能解析

科学分野:

• 光通信;自由空間光学（FSO）;信号処理

背景:

• 自由空間光通信（FSOC）システムは、大気乱流とモード結合による課題に直面しています。;既存のFSOC受信方法は、複雑でノイズの蓄積を起こしやすい可能性があります。

研究 の 目的:

• コヒーレントビーム合成を用いたモード数限定FSOC受信のための理論モデルを開発すること。;大気乱流、モード結合、ビーム合成効果を統合する包括的なフレームワークを確立すること。

主な方法:

• 大気乱流の影響をモデル化するためのモード数限定ファイバ結合効率の解析。;デバイス損失と結合効率を含めることによるビット誤り率（BER）性能の定量的評価。;信号伝送チェーン全体を包含する理論的フレームワークの開発。

主要な成果:

• 提案された方式は、3.8×10^-3のBERにおいて、単一モードFSOCと比較して1〜3 dBの受信感度改善を示しました。;モードダイバーシティ受信システムと比較して、1 dB以内で同等の性能を示しました。;単一のローカルオシレータと検出器を使用することで、ハードウェアの複雑さとノイズが大幅に削減されました。

結論:

• 理論モデルは、モード数限定FSOC受信の理解と最適化のための堅牢なフレームワークを提供します。;コヒーレントビーム合成は、複雑さを低減したFSOC性能向上のための有望なアプローチを提供します。;この発見は、より効率的で実用的な自由空間光通信システムの道を開きます。