【摘 要】
：
无波前传感自适应光学技术是校正湍流大气产生的畸变波前的有效方案,应用在大气激光通信系统中能够有效改善通信质量。然而许多寻优算法在校正时可能具有局限性:无模型的算法迭代次数多,有模型的算法校正精度低,因此同时提升算法的收敛速率和校正效果成为了自由空间光通信面临的关键技术问题。应用改进的Lukosz预校正模型算法可以快速校正波前畸变的低阶像差,缩小迭代算法的搜寻范围;应用改进的自适应余弦衰减的随机并行
论文部分内容阅读
无波前传感自适应光学技术是校正湍流大气产生的畸变波前的有效方案,应用在大气激光通信系统中能够有效改善通信质量。然而许多寻优算法在校正时可能具有局限性:无模型的算法迭代次数多,有模型的算法校正精度低,因此同时提升算法的收敛速率和校正效果成为了自由空间光通信面临的关键技术问题。应用改进的Lukosz预校正模型算法可以快速校正波前畸变的低阶像差,缩小迭代算法的搜寻范围;应用改进的自适应余弦衰减的随机并行梯度下降（Adaptive cosine-decay Stochastic Parallel Gradient Descent,Ac SPGD）算法可以快速补偿波前畸变的高阶像差,提升迭代算法的校正精度。本文提出了一种基于预校正模型和Ac SPGD算法的混合模型算法,并将其应用于无波前传感自适应光学系统中校正湍流大气产生的畸变波前,仿真结果表明,混合模型算法的校正速率至少是常用的随机并行梯度下降算法的3倍,且校正精度比传统的Lukosz模型算法更高。对于提出的混合模型算法,本文还搭建了实验光路验证了它的有效性,并将其应用于大气激光信号传输中提升信噪比:利用Python＆C语言的混合编程设计了一个多平台控制软件,实现无波前传感自适应光学系统的硬件驱动和算法调用;利用PWM电机控制旋转相位屏的转速来模拟动态变化的大气湍流;设计信号接收电路实现OOK调制的大气激光波形传输。实验结果表明,混合模型算法应用于无波前传感自适应光学系统中有效减小了光场波前的相位起伏,提高了远场光斑斯特列尔比,使自由空间光通信系统的信噪比提升了2.9 d B。
其他文献
与振幅、相位、频率一样,偏振也是光的基本属性之一,可以用作信息记录和处理。传统偏振探测装置系统复杂、体积大,无法满足现代光学系统集成化的需求。超表面是由亚波长尺度的单元结构排列而成的二维平面结构,通过设计特定的单元结构可以实现电磁波波前的调控,包括振幅、相位、偏振等参数。相比于传统光学器件,超表面具有体积小、设计自由度高的优势,超表面的出现为偏振探测提供了全新的研究思路。本论文以设计用于测量斯托克
海冰厚度是衡量海冰变化最重要的参数,也是影响全球气候变化的环境因子之一。而当前合成孔径雷达高度计（简称SAR高度计）观测海冰厚度精度不理想,除了受到海冰上面覆盖的积雪影响外,另一个主要影响要素是引入SAR高度计以外的外部海冰类型数据辅助海冰分类。本论文为了避免因引入外部数据而导致海冰分类精度不高的问题,通过建立海冰模拟模型,进行电磁散射计算,利用海冰表面SAR高度计仿真回波来进行海冰分类,以期获得
根据图像或视频来分析理解目标的行为与活动,是目前计算机视觉领域的一个重要研究内容。复杂场景下的智能体轨迹预测,则是该研究内容中的一个新颖且重要研究分支。研究复杂场景下智能体的轨迹预测,一方面有助于理解各式各样的动态复杂场景,反应场景内容及其动态变化规律;另一方面为研究场景中目标的活动带来了帮助,从而为后续个体行为分析提供有力的技术支持。然而,轨迹预测的场景复杂多变,且预测目标的活动存在着多样性。因
受自然界中结构色生物的启发,具有特殊微纳结构、可反射特定波段的光子晶体已经成为微纳光学、可视化传感等领域的研究热点。其中,对于制备微纳结构具有一定局限性的材料,利用光子晶体的孔隙结构作为模板制备微纳结构可以提高可控性,以及实现对微纳结构的设计。此外,具有机械响应性的光子晶体常作为可视化传感器用于人机交互式传感。本文旨在探究形貌可调的硫系玻璃微球制备与双模信号应变传感器应用。主要研究内容如下:（1）
颗粒群已在制药、化工、食品、生物、材料等多个领域取得了广泛的应用,研究颗粒群的粒径分布特性具有重要意义。动态光散射技术是测量纳米粒子及亚微米粒子粒径分布的强大工具。但是,当前的动态光散射技术面临着多重散射现象影响测量精度和稳定性、稀缺样品需经高倍数稀释、样品易受空气杂质干扰等问题。为此,本文提出了一种新型的基于微流控芯片技术的双角度光纤动态光散射系统。本文设计了一款光纤探头与微流控芯片集成的样品池
聚合酶链式反应（polymerase chain reaction PCR）是一种对微量核酸分子进行检测的重要手段。第一代PCR是用琼脂糖凝胶电泳技术进行定性分析,第二代实时荧光PCR（qPCR）是一种相对定量分析,而第三代数字PCR（dPCR）可以实现绝对定量分析。PCR技术的发展在精准医疗、分子检测、基因工程、食品安全、环境检测等领域得到越来越广泛的应用。进一步提高第三代数字PCR技术的检测准
乙醇气体是一种常见的易燃易爆气体,在许多场景中都有对其浓度进行检测的需求。针对乙醇气体探测,目前最常用的是金属氧化物半导体气体传感器。然而大部分金属氧化物半导体材料只有在较高温度时（＞250℃）才会对乙醇气体很敏感;而室温乙醇气敏材料也受制于气体吸附解吸附速率,存在响应速度慢成本高的问题。因此研究乙醇气敏材料的低成本简易制备并增强其在较低温度下的传感性能仍然有很大意义。本文基于由小球藻简易制备的微
当材料不具备中心反演对称性且存在较强的自旋轨道耦合时,材料原本自旋简并的电子能带劈裂成两个自旋极化的能带,产生Rashba效应。这类Rashba材料不仅广泛应用于自旋电子器件,在圆偏振探测、谷电子器件领域也有着重要意义。二维钙钛矿因其简单的合成过程和优异的光电性能,近年引起了人们的广泛关注。但当前对于二维有机无机钙钛矿Rashba效应的实验研究还不够全面,阻碍了其应用。本文主要系统研究了二维Dio
全光波长转换可在光域直接完成波长转换操作,克服了光纤通信链路传输容量与电子设备处理速度之间存在的瓶颈,对降低系统的复杂度与功耗具有巨大潜力。然而由于缺乏有效的光-光相互作用手段,基于光学非线性效应的全光波长转换效率偏低。近年来随着微纳加工技术的不断发展,高品质因子集成光学微环谐振腔在非线性光学领域崭露头角。尽管微腔具有很高的谐振增强效应,能极大提高非线性效应转换效率,基于单个微环的全光波长转换却存
自由空间光通信技术以大气为通信介质,无需像有线光通信一样铺设大量光缆,是解决现代通信挑战的重要技术。当图像信息在大气介质中传输时,图像会因为湍流效应产生退化失真,为此需要通过算法对退化失真的图像进行校正。传统算法均存在校正效果不佳、单张图像处理耗时较长的问题。为提高传统算法的性能和响应效率,本文提出一种基于生成对抗策略的多尺度快速网络模型,可显著提升图像校正效果,并在此基础上使用压缩技术优化模型,