通过照明辅助反射面来增强自由空间光学链接中接收功率的研究:分析和优化
Optics express
|February 20, 2026
概括
本研究引入了一种辅助反射表面 (ARS),以提高自由空间光学 (FSO) 通信中的光学功率. 当接收器光圈小于光束点时,ARS可以增强功率收集,从而提高系统效率.
科学领域:
- 光学工程是指光学工程.
- 无线通信系统无线通信系统
- 应用物理 应用物理
背景情况:
- 自由空间光学 (FSO) 通信系统面临功耗损失,原因是接收孔径小于远场光束点.
- 高效的电力利用对于FSO连接的性能和可靠性至关重要.
研究的目的:
- 提出并验证使用辅助反射表面 (ARS) 来增强FSO系统中接收的光功率的新型电源采集架构.
- 开发一种方法来优化ARS的部署以最大限度地提高功率.
主要方法:
- 开发了一个结合远场高斯波束传播和几何光学反射的系统模型.
- 使用基于投影的维度缩小和近似方法,获得了功率增益的闭式表达式.
- 为优化ARS位置和方向,提出了一个带有边际约束 (ZGMC) 的零梯度算法.
主要成果:
- 导出了ARS部署约束的理论表达式.
- 为ARS部署制定并解决了一个优化问题,最大限度地提高功率.
- 模拟和实验验证了拟议的ARS方法和ZGMC算法的准确性和有效性.
结论:
- 拟议的辅助反射面 (ARS) 架构有效地增强了FSO通信中接收的光学功率.
- ZGMC算法为最佳ARS放置提供了准确的解决方案,提高了系统效率.
- 这项研究为优化实际的FSO系统提供了有价值的见解.
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