基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉智趙義武劉丹方韓韓倪小龍等... 編

圖書標籤:

• 大氣激光通信
• 偏振移位鍵控
• 光通信
• 偏振復用
• 大氣傳輸
• 調製解調
• 自適應光學
• 信道編碼
• 激光通信係統
• 通信工程

店鋪： 博庫網旗艦店

齣版社： 科學

ISBN：9787030569509

商品編碼：29717631099

開本：16

齣版時間：2018-03-01

基本信息

• 商品名稱：基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術
• 作者：劉智//趙義武//劉丹//方韓韓//倪小龍等
• 定價：78
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030569509

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-03-01
• 印刷時間：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：152
• 字數：200韆字

內容提要

偏振特性被認為是激光在大氣中傳輸*為穩定的 特徵，偏振移位鍵控（Polarization Shift Keying, PolSK）技術屬於偏振調製，是一種新興的 無綫光通信調製技術，它是利用偏振光作為載波，把 信息編碼到它的偏振態上，是一種無閾值調製方式， 對大氣信道造成的影響有較強的抑製作用。因此，對 基於偏振移位鍵控的偏振編碼技術的研究將為提高空 間光通信係統綜閤性能提供新方法與新途徑。
     劉智、趙義武、劉丹、方韓韓、倪小龍、陶宗慧 著的《基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術》 對基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統的原理及關 鍵技術進行瞭深入研究與探討。全書共分六個部分， 分彆係統介紹瞭空間激光通信技術及激光偏振調製技 術的發展現狀、基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係 統組成和工作原理、激光信號偏振移位鍵控調製技術 的原理和實現方法、大氣信道中GSM光束的偏振傳輸 特性、基於圓偏振移位鍵控的大氣激光通信係統半實 物仿真係統構建與實驗結果分析、基於液晶可變相位 延遲器的偏振激光信號源以及相乾度**可控的部分 相關激光源的原理和實現方法。
     本書可供從事激光技術、空間激光通信技術的科 技工作者研究參考，也可供光學工程、信息與通信工 程領域的技術人員、大專院校師生閱讀和參考。
    

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究目的與意義
1.3 **外研究現狀
1.3.1 空間激光通信技術研究與應用概況
1.3.2 激光偏振調製技術相關研究與應用國外研究概況
1.3.3 激光偏振調製技術相關研究與應用**研究概況
1.4 主要內容及結構安排
第2章 基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統原理
2.1 引言
2.2 基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統的組成
2.3 CPolSK調製在大氣激光通信係統中的優勢
2.3.1 通信係統收發端無需坐標軸對準
2.3.2 調製信號抗乾擾性強
2.4 基於PolSK的大氣激光通信係統的關鍵技術
2.5 本章小結
第3章 激光信號偏振移位鍵控調製技術
3.1 引言
3.2 激光偏振特性描述
3.2.1 光波偏振態
3.2.2 光波偏振度
3.3 偏振移位鍵控技術原理
3.4 大氣激光通信係統中的強度調製與偏振調製性能比較
3.4.1 各種激光強度調製方式介紹
3.4.2 調製方式性能分析
3.5 基於鈮酸鋰晶體的偏振態調製技術
3.6 本章小結
第4章 大氣信道中GSM光束的偏振傳輸特性
4.1 引言
4.2 大氣信道的湍流效應
4.2.1 大氣湍流的形成
4.2.2 大氣摺射率結構常數
4.2.3 大氣摺射率起伏功率譜密度
4.3 大氣湍流對激光傳輸的影響
4.4 部分相乾、部分偏振的GSM光束偏振傳輸特性研究
4.4.1 相乾性和偏振性統一理論
4.4.2 GSM光束在湍流環境中的傳輸公式
4.4.3 GSM光束在湍流環境傳輸的偏振特性研究
4.5 湍流環境激光偏振傳輸特性半實物仿真研究
4.5.1 大氣湍流模擬裝置介紹
4.5.2 湍流環境激光偏振傳輸特性半實物仿真係統組成
4.5.3 半實物仿真結果分析
4.6 本章小結
第5章 基於CPolSK的大氣激光通信係統半實物仿真
5.1 引言
5.2 偏振移位鍵控係統與OOK係統性能對比
5.2.1 偏振移位鍵控與OOK通信係統構建
5.2.2 性能分析
5.3 高速CPolSK通信係統的仿真研究

暢遊無垠星海：大氣激光通信的奧秘與前沿 浩瀚的宇宙，廣袤的星辰，一直以來都激發著人類無盡的探索欲望。從最初的信號傳遞，到如今高速率、大容量的信息交換，通信技術的每一次飛躍都極大地拓展瞭我們的認知邊界，也深刻地改變著我們的生活。在眾多通信手段中，激光通信以其高帶寬、高指嚮性、高保密性等優勢，正逐漸成為連接地球與太空、星際之間信息傳遞的理想選擇。而要在復雜多變的大氣環境中實現穩定可靠的激光通信，則是一項充滿挑戰且意義非凡的工程。 本書並非聚焦於“偏振移位鍵控”這一特定技術，而是旨在為讀者呈現一個更為宏觀、更為全麵的大氣激光通信技術圖景。我們將深入剖析大氣激光通信所麵臨的普遍性關鍵技術難題，並探討目前已有的、以及正在探索中的各種創新解決方案。從基礎理論到工程實踐，從理論瓶頸到未來展望，我們力求展現這一前沿技術領域的深度與廣度，帶領您一同遨遊大氣激光通信的壯麗畫捲。 第一章：大氣激光通信的理論基礎與應用前景 本章將首先為讀者構建大氣激光通信的理論框架。我們將深入淺齣地介紹激光的基本原理，包括激光的産生、放大、單色性、方嚮性以及相乾性等特性，闡述為何激光成為理想的通信載波。在此基礎上，我們將重點探討大氣信道的特性對激光信號傳輸的影響，例如大氣湍流引起的閃爍、波束展寬、相位畸變以及吸收、散射等衰減效應。理解這些大氣效應的物理機製，是解決大氣激光通信技術瓶頸的第一步。 隨後，我們將描繪大氣激光通信的廣闊應用前景。從地麵與衛星之間的通信（例如，天基互聯網建設、對地觀測數據迴傳），到飛機與地麵站點之間的高速數據傳輸，再到無人機集群的協同組網，以及未來可能實現的星際通信鏈路，大氣激光通信都將扮演至關重要的角色。我們將分析不同應用場景下對通信性能（如傳輸速率、誤碼率、可靠性、功耗等）的具體要求，為後續技術問題的探討奠定基礎。 第二章：大氣湍流效應的測量與建模 大氣湍流是影響大氣激光通信穩定性的最主要因素之一。本章將深入探討如何準確測量和有效建模大氣湍流。我們將介紹多種常用的湍流強度測量方法，如利用激光閃爍測量、多點相位測量等。同時，我們還將詳細闡述各種大氣湍流模型，包括理論模型（如Kolmogorov模型）和經驗模型，分析它們在不同尺度、不同氣象條件下的適用性。 理解湍流的統計特性，能夠幫助我們預測和評估激光信號在大氣中傳播時的衰減和畸變程度。本章將重點介紹如何利用這些測量和建模結果，來設計更魯棒的通信係統，並開發有效的湍流補償技術。 第三章：大氣激光接收技術與信噪比提升 在大氣激光通信係統中，接收端的性能至關重要。本章將聚焦於大氣激光接收技術。我們將詳細介紹各種類型的光電探測器，包括光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、單光子雪崩二極管（SPAD）以及綫性模式雪崩光電探測器（Linear APD）等，分析它們在不同波長、不同靈敏度範圍下的優缺點。 此外，我們還將深入探討如何提升接收端的信噪比（SNR）。這包括優化接收光學係統的設計，例如使用大口徑望遠鏡以收集更多光信號；采用低噪聲的電子放大電路；以及通過各種信號處理技術來抑製噪聲，例如匹配濾波、門控檢測等。對於低光強信號的接收，我們還會討論單光子探測技術及其在微弱信號檢測中的應用。 第四章：激光束指嚮與穩定技術 由於大氣湍流和平颱抖動的影響，激光束的指嚮穩定性是實現精確對準的關鍵。本章將詳細闡述激光束指嚮與穩定技術。我們將介紹各種光學穩定平颱（如陀螺穩定平颱、伺服穩定係統）的工作原理，以及它們如何補償平颱的姿態變化。 對於動態的湍流引起的波束抖動，我們還將介紹主動光學補償技術。這包括使用快速響應的變形鏡或微機電係統（MEMS）來實時校正激光束的相位畸變，從而使光束能夠穩定地指嚮目標。本章還將探討跟蹤和捕獲（Acquisition and Tracking, A&T）技術，這是在通信前建立和維持激光鏈路的關鍵步驟。 第五章：大氣衰減與補償技術 大氣對激光信號的吸收和散射會造成嚴重的功率損耗，尤其是在特定波長或惡劣天氣條件下。本章將深入分析大氣衰減的機理，包括分子吸收、氣溶膠散射、雨、雪、霧等天氣現象對激光傳播的影響。 為瞭剋服大氣衰減，本章將介紹多種補償技術。首先是選擇閤適的激光波長，避開大氣吸收譜綫。其次是提高發射功率，但這需要考慮功耗和對環境的影響。更重要的，我們將詳細介紹先進的信號處理技術，如前嚮糾錯（FEC）編碼，它可以在一定程度上彌補信號的衰減。此外，本書還將討論自適應光學係統在補償由大氣吸收和散射引起的波前畸變方麵的作用，以及如何利用多波長激光同時傳輸來提高通信的魯棒性。 第六章：大氣激光通信的信號處理與調製解調 高效的信號處理是實現高數據速率、低誤碼率傳輸的核心。本章將深入探討大氣激光通信中的信號處理與調製解調技術。我們將介紹多種調製方式，如幅度調製、頻率調製、相位調製，以及更為先進的幅相聯閤調製。 特彆地，我們將詳細分析數字信號處理在激光通信中的應用，包括采樣、量化、濾波、均衡等環節。對於接收端的信號恢復，我們將深入講解各種解調算法，以及如何通過信道編碼（如捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）和差錯檢測與糾正（EDAC）技術來提高通信的可靠性。本章還將介紹先進的信號檢測方法，如最大似然檢測（MLD）和最大後驗概率檢測（MAP）。 第七章：大氣激光通信係統設計與優化 本章將從係統整體的角度齣發，討論大氣激光通信係統的設計與優化。我們將分析不同子係統之間的權衡與協同，例如如何在發射功率、接收口徑、調製方式、編碼率以及終端成本之間找到最佳平衡點。 本章還將探討鏈路預算的建立與分析，這是評估通信鏈路性能的基礎。我們將詳細講解影響鏈路預算的各種因素，並介紹如何通過仿真和實驗來驗證和優化係統設計。此外，我們還會討論不同應用場景下（如星地鏈路、機載鏈路）的係統架構設計差異，以及如何實現係統的智能化和自主化。 第八章：未來發展趨勢與挑戰 展望未來，大氣激光通信技術仍有巨大的發展潛力。本章將探討這一領域未來的發展趨勢。我們將討論如何實現更高的數據速率，例如通過超大帶寬激光的利用、以及更先進的調製編碼技術。 同時，我們還將關注大氣激光通信在智能通信、物聯網、空天地一體化網絡等新興領域的應用。此外，本書還將深入探討麵臨的挑戰，例如如何進一步提高在惡劣天氣條件下的通信能力、如何實現更遠的通信距離、以及如何降低係統的成本和功耗。最後，我們將對大氣激光通信的未來進行展望，描繪其在構建無所不在的通信網絡中的重要作用。 本書力求以嚴謹的科學態度，清晰的邏輯思路，以及豐富的工程實例，為讀者構建一個完整、深入的大氣激光通信知識體係。我們希望通過本書的閱讀，您能夠對這一充滿活力和挑戰的領域有深刻的理解，並激發您對這一前沿技術更深入的探索與研究。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計簡直讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調，配上一些抽象的光束綫條，一下子就抓住瞭我的注意力。我一直對光電領域的新興技術很感興趣，所以毫不猶豫地買瞭這本書。拿到手後，發現紙張的質感相當不錯，印刷清晰，排版也很考究，看起來非常專業。雖然我不是這個領域的頂尖專傢，但光是翻閱目錄和前言，就能感受到作者在內容組織上的用心。作者似乎非常注重理論與實際應用的結閤，從基礎的光學原理講起，逐步深入到復雜的係統設計，這種循序漸進的方式對我們這些想要跨領域學習的人來說太友好瞭。尤其是書中對一些核心概念的闡述，文字精確而又不失生動，讓人在閱讀枯燥的公式推導時也能保持興趣。我特彆欣賞它在章節末尾設置的思考題，這促使我不僅僅是被動接受知識，而是主動去思考和消化這些前沿的技術細節。總的來說，這本書的物理呈現和初步的閱讀體驗，都傳遞齣一種紮實的學術氣息和對讀者體驗的重視。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在光學工程領域摸爬滾打瞭十多年的老兵，我閱讀這類書籍時往往會抱著挑剔的眼光，畢竟很多新書為瞭追求“前沿性”而犧牲瞭嚴謹性。然而，這本書在處理理論深度和廣度之間的平衡上做得相當齣色。我仔細核對瞭書中引用的幾篇核心參考文獻，發現作者對領域內的經典文獻掌握得爐火純青，並且能將這些經典理論與最新的實驗成果巧妙地融閤在一起。特彆是在討論光束整形和自適應光學補償那幾章，作者展現瞭極高的專業素養，他對那些復雜的數學模型和物理過程的解釋，既保持瞭數學上的精確性，又避免瞭不必要的晦澀難懂。這本書的貢獻在於，它提供瞭一個係統性的框架，讓讀者能夠理解大氣湍流等復雜環境對光信號的“破壞機製”，並在此基礎上構建有效的“防禦工事”。讀完後，我感覺自己對整個大氣激光鏈路的設計理念又有瞭更深一層的理解，拓寬瞭我的技術視野，確實是一本值得反復研讀的專業著作。

評分☆☆☆☆☆

我個人偏愛那種帶著強烈個人色彩和批判精神的學術著作，這本書的行文風格恰好滿足瞭我的偏好。作者在闡述技術路綫時，並非一味地贊美某種技術路徑的優越性，而是時不時地會穿插一些對行業現狀的審視和反思。比如，在探討器件選型和係統集成成本時，他的語氣中透露齣一種對技術落地難度的深刻理解，這一點在許多純理論書籍中是看不到的。我最欣賞的是他對“魯棒性”這一概念的詮釋，他強調一個好的係統設計不僅要在理想條件下工作，更要在惡劣環境下保持可接受的性能，這種對工程健壯性的執著追求，讓我深感共鳴。書中的案例分析部分尤其精彩，作者似乎將多個真實的工程項目濃縮在瞭書頁之中，通過對這些具體場景的剖析，將抽象的理論具象化瞭。對於我這種更注重實踐成果的讀者來說，這種“故事化”的講解方式，極大地提升瞭知識的可遷移性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的知識密度令人咋舌，我感覺每一頁都充滿瞭沉甸甸的信息量，以至於我需要放慢閱讀速度，甚至需要經常停下來迴顧之前的概念，生怕遺漏瞭什麼關鍵的細節。我著重研究瞭其中關於偏振態保持和鏇轉補償的部分，發現作者在處理時間維度上的動態變化時，引入瞭一些非常巧妙的狀態估計方法。這些方法不僅在數學上優雅，而且在實際應用中展現齣瞭極高的實時性要求下的可行性。這本書的結構安排非常閤理，它似乎是按照一個完整係統的構建流程來布局的：從信號源頭，到傳輸介質的特性分析，再到接收端的信號提取，每一步都設置瞭必要的理論支撐和技術驗證。對於一個希望係統性掌握該領域知識的學習者而言，這本書提供瞭一個近乎完美的學習地圖。它不僅僅是一本知識的集閤，更像是一份精心繪製的“技術攻關路綫圖”，指引著後來的研究者如何高效地避開陷阱，直奔核心難題。

評分☆☆☆☆☆

我最近在做一個關於未來高速數據傳輸的研究項目，正好需要瞭解一些非傳統通信方式的潛力，這本書的齣現簡直是雪中送炭。我花瞭幾天時間集中閱讀瞭其中關於信道編碼和調製解調策略的部分，發現作者的分析角度非常新穎。他不僅僅停留於傳統的數字通信理論，而是深入探討瞭如何利用光的特定物理屬性來優化信息傳輸效率和抗乾擾能力。例如，書中對幾種先進的波形設計進行瞭詳盡的對比，圖錶清晰地展示瞭它們在不同信噪比下的性能差異，這對我設計實驗方案提供瞭重要的參考基準。我尤其贊賞作者在討論實際工程挑戰時所展現齣的那種“腳踏實地”的態度，他沒有過度美化技術，而是坦誠地指齣瞭當前技術瓶頸，並提齣瞭切實可行的緩解思路。這種既有宏觀視野又有微觀洞察力的寫作風格，讓這本書的價值遠遠超齣瞭教科書的範疇，更像是一位資深工程師的經驗總結。