DPSK调制与自由空间差分干涉技术对抗大气湍流影响

"星地激光通信、DPSK调制、大气湍流效应、波前像差、相干对比度、零差效率" 星地激光通信是一种利用激光作为信息载体，在地球与卫星之间进行通信的技术。然而，大气湍流是这种通信方式面临的主要挑战之一，它会导致光波面畸变，从而增加通信误码率，降低通信质量。为了解决这一问题，研究者们通常会采用差分相移键控（DPSK）调制技术。 DPSK调制是一种相位调制方式，其原理是通过比较当前码元的信号光与延迟一个比特时间的码元信号光的相位差来提取信息。在高码率通信中，大气湍流对连续的两个码元产生的相位扰动大致相同，因此，通过干涉后相位的差分处理，可以有效地提取出相对稳定的差分信息，从而降低大气湍流的影响。 为了进一步减小大气湍流对通信效果的干扰，研究者运用菲涅耳衍射理论分析了光信号在自由空间差分干涉结构中的传播过程。菲涅耳衍射是描述光波在传播过程中遇到障碍物或孔径时发生的衍射现象，这对于理解大气湍流对光波传播的动态影响至关重要。通过数值模拟仿真，他们模拟了探测端的波前像差，即光波在传播过程中因大气湍流造成的不规则形状，进而研究这些像差如何影响干涉系统的性能。 通过对探测端零差效率的分析，研究人员发现自由空间差分干涉结构在解调光信号时，能在一定程度上抵消大气湍流对光信号相位信息的扰动。零差效率是衡量干涉系统性能的重要指标，它反映了在理想条件下干涉条纹的可分辨性和稳定性。较高的零差效率意味着更好的相位信息恢复能力，从而提高通信系统的误码率性能。 这项研究提出了利用DPSK调制和自由空间差分干涉结构来克服大气湍流效应的方法，并提供了理论依据和使用条件。这一成果对于提升星地激光通信的可靠性和效率具有重要意义，为未来实现更远距离、更高速率的激光通信提供了可能。同时，该研究也为相关领域的工程实践提供了有价值的参考。