一种大气信道中光波传输特性的测试方法

摘要

一种大气信道中光波传输特性的测试方法，属于光学技术领域，用于无线光通信、光学雷达等领域。搭建由激光发射分机、接收分机和数据处理分机组成的测试系统，其中接收分机包括两个独立的接收光路：一路为菲涅耳屏接收光路，由菲涅耳透镜、场镜和I号数字相机组成，用于测试衰减、漂移和扩展；另一路为到达角起伏接收光路，由接收透镜和II号数字相机组成，用于测试到达角起伏。本发明仅采用一套测试装置完成四种湍流效应及衰减效应的测试，对于减少完成大气湍流效应及衰减效应测试所需硬件；降低测试人员、经费和周期；实现测试设备的小型化、轻量化、低功耗；实现快速、便捷、全面的光波传输特性测试均具有重要意义。

主权项

一种大气信道中光波传输特性的测试方法，包括以下步骤：步骤1：搭建光波传输特性测试系统；所述测试系统由架设于大气信道两端的激光发射分机、接收分机和数据处理分机组成，其中激光发射分机由激光光源(1)和准直光学发射天线(2)组成；激光接收分机包括两个独立的接收光路：其中一个接收光路为菲涅耳屏接收光路，由菲涅耳透镜(3)、场镜(4)和I号数字相机(5)组成，用于测试衰减、漂移和扩展；另一个接收光路为到达角起伏接收光路，由接收透镜(6)和II号数字相机(7)组成，用于测试到达角起伏；两路接收光路通过各自光路支架平行放置，其中菲涅耳屏接收光路的菲涅耳透镜(3)接收激光发射分机所发射激光的主光斑，场镜(4)置于菲涅耳透镜(3)的焦平面上，I号数字相机(5)的CCD靶面置于场镜(4)的焦平面上；到达角起伏接收光路的接收透镜(6)靠近菲涅耳屏接收光路的菲涅耳透镜(3)，接收激光发射分机所发射激光的衍射光斑；数据处理分机(8)用于处理接收分机的图像数据，得到最终光波传输特性的测试结果；步骤2：激光发射分机的激光光源(1)产生的激光经准直光学发射天线(2)准直发射，穿越整个大气信道；步骤3：在大气信道的另一端，发射激光的主光斑由菲涅耳屏接收光路的菲涅耳透镜(3)所接收，经场镜(4)聚焦于I号数字相机(5)的CCD靶面并实时成像；发射激光的衍射光斑由到达角起伏接收光路的接收透镜(6)所接收，经接收透镜(6)聚焦于II号数字相机(7)的CCD靶面并实时成像；步骤4：将步骤3中两台数字相机的实时成像数据存储于数据处理分机(8)，由数据处理分机(8)完成各项光波传输特性的计算；其中：I号数字相机(5)的成像数据用于光波传输特性中衰减、漂移、闪烁和扩展的计算，II号数字相机(7)的成像数据用于光波传输特性中到达角起伏的计算；通过计算I号数字相机(5)的成像数据上接收光斑的灰度值总和估算接收激光功率，再与近场标定的发射激光功率进行对比得到信道衰减；通过计算I号数字相机(5)的成像数据上接收光斑的能量分布状况得到信道闪烁；通过计算I号数字相机(5)的成像数据上接收光斑的重心变化情况得到信道漂移；通过计算I号数字相机(5)的成像数据上接收光斑的半径得到信道扩展；通过计算II号数字相机(7)的成像数据上接收光斑的重心位置，结合光学镜头参数换算后得到信道到达角起伏。