论文摘要：光学上变频成像系统中光纤相位误差校正研究

                             摘要

    光学上变频成像的核心思想是运用电光调制技术将天线阵列接收到的目标相位信号调制到光波，运用光学信号处理技术使含有目标信号的光波在成像平面直接干涉成像。这种系统具有带宽大、重量轻、抗电磁干扰及成像速度快等诸多优点，因此成为近年来的研究热点之一。但是，实现上变频成像系统的实际运用还需克服许多技术难题，如研制高灵敏相敏探测器、开发宽带毫米波信号处理技术和实现高速相位噪声补偿等。本文主要内容为上变频系统中相位误差的测量和控制技术的研究。

    首先，在深入的分析系统中相位误差的来源基础上，以双路成像系统为例，对系统中光纤相位误差进行理论建模。并以Golay3为例，仿真研究了光学成像系统中的相位误差对点扩散函数、调制传输函数以及成像质量的影响。仿真结果表明，相位误差会使系统点扩散函数主瓣能量与旁瓣能量比降低，调制传输函数截止频率降低，高频特性变差，使系统成像质量下降，严重时甚至无法恢复目标图像。

    然后，提出基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的主动相位控制技术，它能以迭代计算方式实现光路相位补偿，最终使得各路光纤引入的相位噪声锁定在参考光束，实现控制相位抖动。并且，SPGD控制器具有控制速度快，可以编程实现等优点。

   最后，在SIMULINK环境中对不同噪声扰动频率下的相位误差模型进行了仿真控制，控制结果表明，基于SPGD算法控制器能有效控制光纤相位误差。并且，随着扰动频率的增加，控制器相位补偿速率相应增加。在搭建的双路上变频成像系统验证平台中，运用SPGD控制器对试验系统光纤进行实际控制。实验结果表明，在20K相位补偿速率下，系统相位误差小于13o，达到了成像系统精度要求。并且，通过光谱仪观察，毫米波信号在SPGD控制器下能有无误的通过系统用于成像。

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