Kolmogorov湍流对空间光通信OAM模式串扰的深度探讨

本文主要探讨了基于Kolmogorov模型的大气湍流对空间光通信系统中轨道角动量（OAM）模式的影响。Kolmogorov模型是一种广泛应用于描述大气湍流随机性的理论模型，它假定湍流的统计特性在尺度上是各向同性的，且有自相似性。在自由空间光通信中，OAM模式利用了光波的螺旋相位结构，能够承载多个独立的信息通道，这对于实现高数据速率传输具有重要意义。 研究者首先关注了大气湍流如何影响OAM模式的正交性。由于湍流的存在，原本理论上正交的OAM模式可能会受到干扰，导致模式间的相互耦合，这直接影响到信号的保真度和传输效率。正交性的好坏直接影响了模式复用的效率和信噪比。 其次，文章还分析了湍流对光束强度和相位分布的影响。在强湍流环境下，光束的强度可能会不均匀，相位畸变显著，这可能导致接收端接收到的信号质量下降。模拟结果显示，当湍流强度较弱时，连续的OAM模式可以在短距离的自由空间通信中作为有效的模式分配方案，因为此时模式间的串扰相对较小。 然而，随着湍流强度的增加，特别是在中等强度情况下，相邻OAM模式之间的串扰变得更为显著。为了确保信号的可解码性和接收端的性能，研究者建议在中等湍流条件下，OAM模式的间隔至少应设置为3个模式以上，这样可以有效地降低串扰，使接收端能够准确地提取信号。 最后，本文的关键术语包括大气光学、轨道角动量、拉盖尔高斯模式、光通信和信道串扰，这些概念共同构成了研究的理论基础和技术背景。通过这些研究，本文不仅为优化空间光通信系统的性能提供了理论依据，也为实际工程应用提供了宝贵的指导。 总结来说，这篇论文通过对Kolmogorov模型下的大气湍流效应的深入分析，揭示了其对OAM模式在空间光通信中的影响，并为设计和优化抗湍流影响的OAM模式复用系统提供了重要的参考。