温度变化对空间光单模光纤耦合效率的影响及实验验证

本文主要探讨了温度对空间光单模光纤耦合效率的影响。空间光通信在轨道光学天线系统中起着关键作用，然而，环境温度的变化会显著影响透镜和反射镜的曲率以及镜组之间的间距，这些变化会导致光束成像位置的偏离，即离焦，从而降低耦合效率。文章假设温度主要影响天线系统的焦距，而不会直接影响光束的质量，这在反射式光学天线设计中是一个重要的考虑因素。 作者首先建立了一个理论模型，该模型基于温度变化对光学天线焦距的影响，来预测这种变化如何影响单模光纤的模式耦合。通过理论仿真，他们发现当温度增加2℃时，由于焦距的调整，离焦量大约增加了52微米，相应的耦合效率下降了大约10%。这一研究结果对于理解和优化光学天线的温度控制有着重要意义，因为精确的温控对于保持稳定的通信性能至关重要。 实验部分验证了理论仿真结果，证实了温度对耦合效率的实际影响与预期一致。这对于实际的光学天线系统设计而言，提供了重要的工程指导，尤其是在空间环境中，温度变化可能更为频繁且难以控制，因此确保系统的温度稳定性对于提升通信性能和可靠性具有决定性的作用。 本研究揭示了温度控制在空间光单模光纤耦合中的核心地位，并通过理论分析和实验验证了其对耦合效率的具体影响，为提高光学天线系统的稳定性和效率提供了理论基础。这对于光通信领域的研究者和工程师来说，是一篇实用且有价值的参考资料。