大气湍流像差对BPSK相干光通信误码的严重影响

本文主要探讨了大气湍流对空间零差二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying, BPSK）相干光通信系统误码性能的影响。在光学通信中，BPSK是一种常用的调制技术，它通过改变光信号的相位变化来传输二进制数据。然而，当光信号通过大气层传播时，会受到大气湍流的影响，导致光波前发生畸变，进而影响系统的性能。 首先，大气湍流引起的大气像差是独立于系统信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）的因素，这意味着即使在理论上很高的SNR条件下，只要接收光信号的波面峰谷值（Peak-to-Vale, PV）超过了单个光波长，仍然可能导致误码。这是因为大气湍流导致的波前不规则性使得接收端无法精确解调出原始信号，即使在无噪声的理想环境中，也会因为波形失真而出现误码。 其次，光强起伏和相位畸变是湍流影响下的两个关键因素。光强起伏会使光信号强度在时间上不稳定，这会降低相干混频效率，即两个光信号的频率差在接收端转换成电压差的过程中的效率。效率降低意味着更多的噪声会被引入系统，进一步增加误码率。相位畸变则直接影响到信息的编码解码，使得原本应该精确同步的信号变得混乱，进一步恶化了通信质量。 研究结果显示，大气湍流对BPSK相干光通信系统的误码性能有显著影响，尤其是在高SNR下，对接收光信号的波面稳定性有极高的要求。为了克服这一挑战，科研人员可能需要开发新的信号处理算法或改进硬件设备，以减少大气湍流带来的影响，提升通信系统的稳定性和可靠性。未来的光通信系统设计应考虑大气湍流因素，并采取相应的补偿措施，以确保在复杂环境下的有效通信。