透镜阵列在大气湍流中提升空间光耦合效率的研究

"大气湍流中透镜阵列的空间光耦合效率研究" 本文是一篇关于在大气湍流环境中，利用透镜阵列进行空间光耦合效率的研究论文，发表于《中国激光》2015年第42卷第6期。作者雷思琛和柯熙政来自西安理工大学自动化与信息工程学院。研究主要关注在自由空间光通信系统中，如何在不同大气湍流条件下优化空间光到单模光纤的耦合效率。 在自由空间光通信中，光信号需要穿过大气传输，而大气湍流会导致光束的折射率随机变化，从而影响光束的传播质量和耦合效率。传统的方案是使用单个透镜将空间光耦合进单模光纤。然而，该研究发现，在Von Karman折射率谱描述的大气湍流模型下，单透镜的空间光耦合效率受到显著影响。 研究提出了采用透镜阵列作为接收端的解决方案，尤其是设计了一种小口径透镜阵列的结构。每个透镜的直径被设定为空间相干半径的2至3倍。这种设计能够提高对大气湍流的适应性，因为多个小型透镜可以捕获更多分散的光子，从而在一定程度上补偿由于湍流引起的光束弥散。 通过理论分析和实验验证，论文指出，当通信距离足够远时，透镜阵列的耦合效果优于等口径的单透镜耦合。这表明，在强湍流和长距离通信条件下，透镜阵列系统能实现更好的光能传输效率，这对于远距离、高数据速率的自由空间光通信系统至关重要。 文章的关键词包括自由空间光通信、空间光耦合、大气湍流和透镜阵列，这些都揭示了研究的核心内容。分类号TN929.12表明这是光学通信领域的专业研究，文献标识码A则表示这是一篇原创性的科研论文。最后，文章的doi标识符（doi:10.3788/CJL201542.0605004）提供了在线获取原始文献的途径。 这篇研究论文探讨了在大气湍流条件下，透镜阵列相对于单透镜的优势，特别是在远距离自由空间光通信中的应用，为提高系统的稳定性和耦合效率提供了新的思路。