摘要: 自由空间光通信是以激光为载波，具有带宽高、安全性好、架设方便、成本低以及抗电磁干扰等优势，被广泛应用于星地通信、军事保密、临时链路搭建等场景。然而，激光在大气中传输时会受到湍流影响，产生光强闪烁、光束漂移、扩展、波前畸变等效应，从... 展开 自由空间光通信是以激光为载波，具有带宽高、安全性好、架设方便、成本低以及抗电磁干扰等优势，被广泛应用于星地通信、军事保密、临时链路搭建等场景。然而，激光在大气中传输时会受到湍流影响，产生光强闪烁、光束漂移、扩展、波前畸变等效应，从而降低自由空间光通信系统的性能。因此，如何克服大气湍流的影响，提高自由空间光通信的可靠性，一直是自由空间光通信研究的核心问题。 本文围绕部分相干光大气传输技术开展研究，总结归纳了自由空间光通信的国内外研究现状，分析了大气信道中包括大气衰减和大气湍流对激光传输产生影响的物理机制，阐述了几种抑制大气湍流效应的方法，并分析了其各自的优缺点。针对复杂湍流环境，研究了以部分相干光为载体的空间光通信分集接收技术，重点讨论了空间分集技术，采用相位屏模拟大气湍流，仿真研究了不同分集重数条件下，自由空间光通信的信噪比变化特性，并以Rytov指数为参量，研究并分析了通信系统的误码率特性，得到了复杂湍流环境下分集重数与大气信道特性之间的关系。在此基础上，进一步利用湍流大气实验模拟装置，应用部分相干贝塞尔-高斯环形光束，结合部分相干光束特性，设计研制了光发射和光接收电路，搭建了部分相干光通信实验系统，实验研究了3重分集接收空间光通信特性，分别测试了相干光和部分相干光束在不同湍流环境下的光信号传输信噪比变化，以及采用不同分集重数光接收性能的变化，并进行了对比分析。实验及分析结果表明，部分相干光通信系统的抗湍流能力要强于完全相干光；在复杂湍流环境下，采用空间分集接收最高可提升通信系统3dB以上信噪比，对通信系统性能具有明显的改善。 收起