通过基于斑点的相位检索和单像素摄像头来最大限度地提高大气扰乱光纤合效率

科学领域:

• 光学工程的光学工程.
• 自由空间光学通信的自由空间.
• 适应光学适应光学

背景情况:

• 大气动荡显著降低了卫星与地面连接中的光学信号质量.
• 传统的自适应光学系统面临着高速运行和更长的红外波长的局限性.
• 最大限度地提高光纤合效率对于可靠的光通信至关重要.

研究的目的:

• 提出和评估一种使用单像素摄像头 (SPC) 的新型自适应光学方法,以提高光纤合效率.
• 为了使自适应光学能够在更长的红外波长下运行,以实现自由空间光学通信.
• 在具有挑战性的大气条件下克服传统波浪前线传感技术的局限性.

主要方法:

• 使用带有压缩传感的单像素摄像头 (SPC) 来捕获焦平面强度图像.
• 应用一个代的基于斑点的相位检索算法来推断波面相位扭曲.
• 使用可变形镜实现反循环,用于实时相位校正.
• 调查中等到强大大气动荡场景中的性能.

主要成果:

• 实现了纤维合效率的显著提高,从不到5%提高到40%-50%.
• 证明了基于SPC的适应光学用于红外波长的可行性.
• 成功推断并纠正大气流引起的相位扭曲.
• 克服了基于Shack-Hartman的方法的速度和波长限制.

结论:

• 拟议的基于SPC的自适应光学系统有效地最大限度地提高了流的自由空间光学链路中的光纤合效率.
• 这种计算方法为未来的光学卫星通信下链提供了可行的解决方案,特别是在红外频谱中.
• 该方法为具有挑战性的环境提供了传统自适应光学系统的强大而高效的替代方案.