高斯匹配模型在光轴对准中的新应用

光轴对准是激光通信的关键技术，误码率是衡量通信传输系统可靠性的重要指标。对于空间激光通信系统而言，光轴对准偏差的减小，会引起信噪比的增加，随着信噪比的增加，误码率呈非线性下降趋势 。因此要提高通信质量，必须提高光轴对准精度，增加接收功率。为了解决在不同湍流条件下的激光对准这个难题，国内学者提出了很多解决方案。

基金项目：吉林势技发展计划创新人才培育计划项 目(No。

作者简介：王 贺(1986-)，女 ，硕士，主要研究网络光通信。

E-mail：der0403030420### 163.com收稿日期：2012-12-10624 激 光 与 红 外 第 43卷：(L)0.56后古[sec ]f：C：(叼)(L-叼)言d叼(2)其中，C 为大气折射率结构常数；L为传输距离；k为波数； 为天顶角；sec 为斜程路径的修正值。文献[9]、[10]在修正 Rytov方法给出的大气折射谱的基础上，不考虑湍流外尺度的影响，导出了适用于强湍流区的到达角起伏方差表达式，当散射盘尺度远大于 Fresnel区尺度(L 》 )或接收孔径远大于Fresnel区尺度(D》v/ )时，采用几何光学近似得平面波的到达角起伏方差表达式：1 6t7"：2.91LC2D3[12.089Lk D ( )了(3)其中，C 为大气折射率结构常数；L为传输距离；D是接收孔径； 是光波波数； 是 Rytov方差。由此可知，在弱湍流区，到达角起伏幅度随着归-化强度起伏方差增大而增大；而在强湍流区，会出现饱和效应，此时到达角起伏幅度不随归-化强度起伏方差明显变化 J。对此，有很多学者提出补偿方案。例如采用高帧传感器的质心算法2j，CCD可对曝光时间内的光能进行积分。从时域角度来看，有限小的曝光时间对入射波前梯度起调制作用，所以在时域拥有平滑作用，具体平滑如图5所示。文献[4]从理论分析和试验方面证实了这种平滑作用。

exposure time/ms图5 到达角起伏的时间平滑因子随曝光时间的变化规律[ ]Fig.5 the variation of time smoothing factorngJe ofarrival and downs with the exposure time3 高斯拟合模型光斑图像特征提取的先验模型主要是质心拟合和形心拟合。传统形心拟合算法受背景光影响小，对图像的信噪比要求较高。质心拟合的精度高，但受背景光影响大。CCD是-种阵列 图像传感器，可对曝光时间 内的光能进行积分。利 用CCD提取光斑图像时，Ariy斑 的光强分布可以用第-类贝塞尔函数来描述。而第-类贝塞尔函数的形状与按速率衰减的正