【摘 要】
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自由空间光通信系统需要将空间光高效耦合到单模光纤中,但聚焦光斑与单模光纤间的初始对准误差和随机横向偏移会导致极大的耦合损耗。对空间光到单模光纤耦合的理论模型进行
【机 构】
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中国科学院自适应光学重点实验室,中国科学院光电技术研究所,中国科学院大学,
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自由空间光通信系统需要将空间光高效耦合到单模光纤中,但聚焦光斑与单模光纤间的初始对准误差和随机横向偏移会导致极大的耦合损耗。对空间光到单模光纤耦合的理论模型进行了阐述,并分析了横向偏移及随机抖动对耦合效率的影响。在此基础上,为了提高光纤耦合效率,提出了一种基于光栅螺旋扫描算法和随机并行梯度下降(SPGD)算法的耦合方案,并仿真分析了误差校正过程及其对耦合效率的改善情况。仿真结果表明:通过设定最佳扫描步长,光栅螺旋扫描算法能够有效地校正初始对准误差,校正成功概率高于99%;校正后的残余初始对准误差集中在0.5~6.5μm范围内,耦合效率得到初步改善;开启SPGD控制算法后,聚焦光斑与单模光纤间的随机横向偏移得到校正,耦合效率能够有效提升至0.81,接近无湍流情况下的理论极限。校正后,耦合效率得到显著提高。
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