不稳定分层海洋湍流对厄米高斯光通信系统的影响

作者：丁桂璇; 杜星; 杜浩^*; 王生; 敖磊; 李崔春

来源：光学学报, 2023, 1-15.

• 厄米高斯光束
• 不稳定分层
• 海洋湍流
• 水下光通信

本文推导了不稳定分层海洋湍流下厄米高斯光闪烁指数的理论公式、以及考虑海洋湍流和瞄准误差综合影响下UWOC系统信道系数的概率分布函数，进一步推导了系统主要性能参数，即误码率、信道容量和中断概率的理论计算公式，并采用Gauss-Hermite正交积分近似方法求得了三个性能参数的闭合表达式，仿真分析了不稳定分层和稳定分层湍流情况下，光束模数、传输距离、海洋湍流和瞄准误差对系统的平均误码率、平均信道容量和中断概率的影响。结果表明：相比于稳定分层，不稳定分层的系统计算误差更小；当盐度波动占主导，系统性能更好；随着均方温度耗散率的增大、湍流动能耗散率的减小、瞄准误差的增大，系统信道容量减小，中断概率增大。本研究结果可为厄米高斯光在水下光通信领域的应用提供参考。