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空间光通信系统发射光束准直特性研究

王怡,  杜凡,  马晶,  谭立英

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王怡, 杜凡, 马晶, 谭立英. 空间光通信系统发射光束准直特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1008-1014.
引用本文: 王怡, 杜凡, 马晶, 谭立英. 空间光通信系统发射光束准直特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1008-1014.
shu
Wang Yi, Du Fan, Ma Jing, Tan Liying. Research on collimating characteristics of the emitted laser beam in free space optical communication system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 1008-1014.
Citation: Wang Yi, Du Fan, Ma Jing, Tan Liying. Research on collimating characteristics of the emitted laser beam in free space optical communication system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 1008-1014.
shu

空间光通信系统发射光束准直特性研究

  • 1.

    中国计量学院信息学院,浙江杭州310018;

  • 2.

    哈尔滨工业大学可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150001

基金项目: 

海洋工程国家重点实验室开放基金(1418);中国博士后科学基金(2013M540290);国家自然科学基金(61379027)

详细信息
    作者简介:

    王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究工作.Email:wcy16@cjlu.edu.cn

  • 中图分类号: TN929.12

Research on collimating characteristics of the emitted laser beam in free space optical communication system

  • 1.

    College of Information Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China;

  • 2.

    National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China

  • 摘要: 提出一种前端直接耦合光纤平凸透镜的聚合物直光锥光准直系统.通过具体地对直光锥的端体结构参数进行优化设计以得到高耦合效率准直精度的直接耦合式聚合物直光准直系统.并利用光线传输理论和仿真实验,论证了直光锥的锥角和锥长准直效能的较大影响.结果表明,选择合适的锥角和锥长能达到十微弧度级准直精度,能较好地满足空间光通信系统远距离发射和接收对于光束质量的要求.此外,理论数值和仿真实验同样验证了该直接耦合式直光准直系统对于较大发散角的发散光束具有较好准直效果.
    Abstract: A polymer straight tapered fiber collimation system with a fiber plano-convex lens coupled directly into the front-end was developed. We demonstrate that the cone angle and taper length of polymer straight tapered fiber have remarkable effects on the collimation performance based on the theory of rays propagation and geometrical optics. We show that the collimation accuracy improves obviously with small cone angle of long straight tapered fiber. In addition, the cone angle and taper length are further optimally designed so that both the coupling efficiency and collimation accuracy are well balanced and maximized in the collimating process. This study can benefit the collimation of the emitted laser beam in free space optical communication systems.
  • [1] Yoshida K, Tanaka K, Tsujimura T, et al. Assisted focus adjustment for free space optics system coupling single-mode optical fibers[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 60: 5306-5314.
    [2]
    [3]
    [4] Li L, Liu G, Li Z, et al. 810 nm InGaAlAs/AlGaAs double quantum well semiconductor lasers with asymmetric waveguide structures[J]. Chinese Optics Letters, 2008, 6: 268-270.
    [5]
    [6] He K, Shi J, Yuan X, et al. Analysis of contributing factors in coupling from laser diode into optical fiber[J]. Proc ISICT, 2012, 8: 84-87.
    [7] Jensen O B, Thestrup B, Andersen P E, et al. Near-diffraction-limited segmented broad area diode laser based on off-axis spectral beam combining[J]. Appl Phys B, 2006, 83: 225-228.
    [8]
    [9] Mukhopadhyay S, Citation S S. Coupling of a laser diode to single mode circular core graded index fiber via hyperbolic microlens on the fiber tip and identification of the suitable refractive index profile with consideration for possible misalignments[J]. Optical Engineering, 2011, 50: 045004-1-045004-9.
    [10]
    [11]
    [12] Ghasemi S H, Hantehzadeh M R, Sabbaghzadeh J, et al. Designing a plano-convex aspheric lens for fiber optics collimator[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2012, 50: 293-296.
    [13]
    [14] Xu Q, Han Y, Zeng X, et al. Hyperboloid cylinder-plane lens for shaping laser diode array beam[J]. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 2010, 121: 1596-1599.
    [15] Wang Q, Loh T H, Ng D K T, et al. Design and analysis of optical coupling between silicon nanophotonic waveguide and standard single-mode fiber using an integrated asymmetric Super-GRIN lens[J]. Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2011, 17: 581-589.
    [16]
    [17] Lin J, Lei B, Lian C, et al. Tapered fiber transmitting antenna for atmosphere laser communication[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2008, 20: 1959-1964. (in Chinese)
    [18]
    [19]
    [20] Ma N, Ashok P C, Gunn-Moore F J, et al. Fabrication of polymer microlens at the apex of optical fiber[C]//SPIE, 2010, 8173: 817314-817314-7.
    [21]
    [22] Arnaoutakis G E, Marques-Hueso J, Mallick T K, et al. Coupling of sunlight into optical fibres and spectral dependence for solar energy applications[J]. Solar Energy, 2013, 93: 235-243.
    [23] Avendao-Alejo M, Gonzlez-Utrera D, Castaeda L.Caustics in a meridional plane produced by plano-convex conic lenses[J]. JOSA A, 2011, 28: 2619-2628.
    [24]
    [25] Self S A. Focusing of spherical Gaussian beams[J]. Applied Optics, 1983, 22: 658-661.
    [26]
    [27]
    [28] Zhew C. Focusing properties of Gaussian beams through a telescope-lens compound system[J]. Optics and Precision Engineering, 2007, 15: 1203-1207.
    [29] Sebastian J, Beister G, Bugge F, et al. High-power 810 nm GaAsP-AlGaAs diode lasers with narrow beam divergence[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2001, 7: 334-339.
  • [1] 王超, 董怡泽, 王卉婷, 高冀, 田志新, 高建威, 江宁.  混沌空间光通信研究进展 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220296-1-20220296-10. doi: 10.3788/IRLA20220296
    [2] 文轩, 王根成, 高欣, 冯展祖, 安恒, 银鸿, 王俊, 折胜飞, 侯超奇, 杨生胜.  Ce掺杂对空间激光通信掺铒光纤的耐辐照影响研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220871-1-20220871-11. doi: 10.3788/IRLA20220871
    [3] 柏淼鑫, 金俪阳, 李嘉丽, 柴静, 史磊磊, 朱涛.  基于聚合物微球腔的高灵敏温度传感器（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220535-1-20220535-7. doi: 10.3788/IRLA20220535
    [4] 陈星帆, 李斌, 李学铭, 唐利斌.  量子点-聚合物纳米复合材料的光电器件研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210637-1-20210637-15. doi: 10.3788/IRLA20210637
    [5] 郭锐强, 李珉, 吴君鹏, 刘鑫, 魏子康.  基于差分混沌键控的空间光通信系统及其保密性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200207-20200207. doi: 10.3788/IRLA20200207
    [6] 敖珺, 谈新园, 马春波, 唐承鹏.  基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 918004-0918004(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0918004
    [7] 吴少强, 冯向华, 卫正统, 吴天昊.  聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
    [8] 王怡, 王运敏, 马晶.  到达角起伏对上行星地激光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 122001-0122001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0122001
    [9] 王怡, 杨帅, 马晶, 单良.  自由空间光通信中相干OFDM系统性能分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 722003-0722003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0722003
    [10] 王怡, 李源, 马晶, 谭立英.  自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822004-0822004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822004
    [11] 顾健, 艾勇, 陈晶, 单欣, 胡国元.  扰动观测器在空间光通信PAT系统中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 122003-0122003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0122003
    [12] 岱钦, 邬小娇, 吴杰, 乌日娜.  聚合物分散液晶薄膜中随机激光辐射的实现 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 721002-0721002(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0721002
    [13] 孙琪真, 汪静逸, 张威, 向阳, 艾凡, 刘德明.  聚合物封装的纵向微结构光纤分布式压力传感系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 802003-0802003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0802003
    [14] 周浩天, 艾勇, 单欣, 代永红.  自由空间光通信中精跟踪系统的辨识 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 736-741.
    [15] 张鹏, 王天枢, 杨国伟, 贾青松, 马万卓, 张立中, 佟首峰, 姜会林.  全双工逆向调制回复空间光通信系统性能评价 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2506-2510.
    [16] 孙权社, 赵发财, 陈坤峰, 韩忠.  空间激光通信系统离轴天线设计研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2501-2505.
    [17] 薄淑晖, 陈卓, 徐光明, 任昊慧, 邱玲, 刘新厚, 甄珍.  高效微带线聚合物电光调制器的研制 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3066-3069.
    [18] 俞建杰, 胥全春, 周彦平, 马晶, 谭立英.  利用衍射锥镜降低卫星光通信探测器位置精度要求的方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3683-3687.
    [19] 韩立强, 王志斌.  自适应光学校正下空间光通信的光纤耦合效率及斯特列尔比 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 125-129.
    [20] 熊准, 艾勇, 单欣, 陈晶, 陈二虎, 赵恒, 武云云.  空间光通信光纤耦合效率及补偿分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2510-2514.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-11
  • 修回日期:  2014-08-12

空间光通信系统发射光束准直特性研究

  • 1. 中国计量学院信息学院,浙江杭州310018;
  • 2. 哈尔滨工业大学可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150001
    • 作者简介:

    王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究工作.Email:wcy16@cjlu.edu.cn

  • 收稿日期: 2014-07-11
  • 修回日期: 2014-08-12
基金项目:

海洋工程国家重点实验室开放基金(1418);中国博士后科学基金(2013M540290);国家自然科学基金(61379027)

  • 中图分类号: TN929.12

摘要: 提出一种前端直接耦合光纤平凸透镜的聚合物直光锥光准直系统.通过具体地对直光锥的端体结构参数进行优化设计以得到高耦合效率准直精度的直接耦合式聚合物直光准直系统.并利用光线传输理论和仿真实验,论证了直光锥的锥角和锥长准直效能的较大影响.结果表明,选择合适的锥角和锥长能达到十微弧度级准直精度,能较好地满足空间光通信系统远距离发射和接收对于光束质量的要求.此外,理论数值和仿真实验同样验证了该直接耦合式直光准直系统对于较大发散角的发散光束具有较好准直效果.

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