自适应光学提升强湍流下单模光纤耦合效率：实验验证与模拟

本文主要探讨了在相对强湍流条件下，利用自适应光学技术提升单模光纤（SMF）耦合效率的实验研究。随着光纤组件的高速自由空间光通信系统在现代通信中的广泛应用，它们的稳定性与结构简化至关重要。然而，大气湍流对光束的传播会产生显著影响，导致信号的空间相干性下降，这对SMF的耦合效率构成了挑战。 作者针对不同强度的湍流环境，对SMF耦合效率进行了深入分析。他们发现，当相位均方根值达到0.3λ时，未进行相位校正的SMF耦合效率从理想的81%骤降至10%，显示出湍流对光束质量的严重影响。这表明，传统的非自适应方法在应对强烈湍流时显得力不从心。 为了克服这一问题，研究者引入了自适应光学技术，特别是利用了一个包含137个可变形反射镜的系统和Hartmann-Shack波前传感器。通过模拟和实际实验，他们展示了自适应光学在改善SMF耦合性能方面的潜力。在相对强的湍流D环境下，未进行闭环控制的SMF耦合效率仅为1.3%，而采用自适应光学系统后，平均耦合效率提升到了46.1%，显著提升了系统的稳定性和效率。 这项研究不仅验证了自适应光学在极端条件下的实用性，还揭示了其在优化SMF耦合中的关键作用。对于未来的光纤通信系统设计，特别是在恶劣的气候或地理环境中，自适应光学技术的应用将有望极大地提升信号传输的质量和可靠性。因此，这项工作对于推动光纤通信技术的发展以及在太空、深海等极端环境中的应用具有重要的理论和实际意义。