本文關(guān)鍵詞：光通信終端光學(xué)表面污染檢測(cè)裝置研制及效應(yīng)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為滿足人們對(duì)于高數(shù)據(jù)率、大容量通信的需求,激光通信應(yīng)運(yùn)而生。激光通信載波頻率高,很容易實(shí)現(xiàn)幾Gbps的通信速率,且保密性好,因此不斷發(fā)展成熟。如今,空間組網(wǎng)成為新的目標(biāo),故需要研制大量的光通信終端(用戶、地面、近軌、中軌和高軌)。而終端的通信性能受諸多因素影響,其中光學(xué)表面污染是影響光學(xué)系統(tǒng)性能的一大因素,最終影響到星上終端的工作壽命。因此,有必要預(yù)估及檢測(cè)光學(xué)敏感表面污染沉積量,同時(shí)研究污染效應(yīng)。首先,本文基于微量污染檢測(cè)的基本原理,研制了10MHz鍍鋁石英晶體微量天平(QCM),其理論質(zhì)量靈敏度在10-9g/cm2量級(jí)。該裝置的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在實(shí)際的測(cè)量周期內(nèi),表現(xiàn)出良好的時(shí)間穩(wěn)定性,保證了污染測(cè)試的準(zhǔn)確性;通過引入?yún)⒖季w,既基本消除了環(huán)境因素的影響,也降低了對(duì)其控溫精度的要求;通過直接測(cè)量待測(cè)晶體與參考晶體頻率,避免了使用混頻器帶來的系統(tǒng)復(fù)雜性和誤差;通過絕對(duì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),測(cè)定實(shí)際質(zhì)量靈敏度在10-8g/cm2量級(jí),滿足實(shí)際應(yīng)用需求,且成本低,實(shí)用性好;通過三維有限元分析方法(3D-FEA),表明外加電壓和部分污染沉積對(duì)石英晶體質(zhì)量靈敏度產(chǎn)生影響,導(dǎo)致QCM實(shí)際質(zhì)量靈敏度比理論質(zhì)量靈敏度低。然后,本文通過地面真空試驗(yàn),證實(shí)了該石英晶體微量天平用于表面污染量檢測(cè)的有效性。從有機(jī)非金屬材料出氣模型、污染分子傳輸模型和污染分子沉積模型出發(fā),建立了一套污染模型,初步分析了真空試驗(yàn)下的污染沉積過程,為光學(xué)表面污染預(yù)估與防護(hù)、材料篩選提供參考依據(jù)。最后,本文針對(duì)光通信終端常用的卡氏光學(xué)天線,應(yīng)用污染模型,仿真分析了僅遮光罩為出氣污染源時(shí),主次鏡表面污染沉積速率,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)量級(jí)相符。借助Zemax的鍍膜功能,進(jìn)行了污染效應(yīng)研究,仿真分析了主次鏡表面不同厚度的環(huán)氧樹脂污染層,對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)光功率的影響。
【關(guān)鍵詞】：石英晶體微量天平(QCM) 污染檢測(cè) 質(zhì)量靈敏度 污染預(yù)估 污染效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及目的意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-12
• 1.2.1 污染檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-10
• 1.2.2 QCM的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容12-13
• 第2章 10MHz鍍鋁QCM研制13-28
• 2.1 引言13
• 2.2 基本理論13-14
• 2.3 QCM具體結(jié)構(gòu)14-25
• 2.3.1 石英晶體振蕩驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)15-17
• 2.3.2 等精度頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)17-19
• 2.3.3 串口通信模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)19-23
• 2.3.4 石英晶體振蕩頻率實(shí)時(shí)顯示模塊實(shí)現(xiàn)23-24
• 2.3.5 測(cè)溫、控溫模塊實(shí)現(xiàn)24-25
• 2.4 石英晶體選型25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 10MHz鍍鋁QCM校準(zhǔn)28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 QCM振蕩頻率時(shí)間穩(wěn)定性28-29
• 3.3 QCM頻率溫度關(guān)系29-32
• 3.4 QCM質(zhì)量靈敏度32-42
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-35
• 3.4.2 三維有限元分析法數(shù)值仿真結(jié)果35-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 10MHz鍍鋁QCM地面驗(yàn)證43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 真空試驗(yàn)污染量的非實(shí)時(shí)檢測(cè)43-44
• 4.3 真空試驗(yàn)污染量的實(shí)時(shí)檢測(cè)44-50
• 4.3.1 污染模型45-47
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第5章 卡氏光學(xué)天線表面污染量預(yù)估及效應(yīng)研究52-61
• 5.1 引言52
• 5.2 卡氏光學(xué)天線系統(tǒng)分析52-54
• 5.3 卡氏光學(xué)天線表面污染量預(yù)估結(jié)果54-57
• 5.4 卡氏光學(xué)天線表面污染效應(yīng)仿真研究57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果66-68
• 致謝68

  本文關(guān)鍵詞：光通信終端光學(xué)表面污染檢測(cè)裝置研制及效應(yīng)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：487452