Caractérisation des fluctuations du signal dans les communications optiques par modulation d'intensité et détection directe à travers le canal atmosphérique turbulent

Laser free-space communications are now able to compete with radio communications. However, optical communications through the atmosphere still suffer from significant drawbacks. In particular, atmospheric optical turbulence, which consists of variations of the refractive index, must be considered as random. Turbulence induces phase and intensity fluctuations in the propagating wave and can cause severe degradations of the system performance. The purpose of this thesis has been to characterize the turbulence-induced fluctuations of the received optical power, also called scintillation. These fluctuations depend on parameters such as the path length, the turbulence strength, the beam shape or the size of the receiving aperture. Theoretical results are derived from the Kolmogorov model of turbulence but different approaches leading to different results are available. Distribution and temporal spectrum of the received optical power serve as inputs to the direct-detection receiver model.Les communications Laser en espace libre peuvent désormais rivaliser avec les communications radio. Cependant, les communications optiques à travers l'atmosphère possèdent d'importants points faibles. En particulier, la turbulence optique atmosphérique, qui correspond à des variations de l'indice de réfraction, doit être considérée comme aléatoire. La turbulence induit des fluctuations de phase et d'intensité au sein de l'onde propagée et peut causer de sévères dégradations des performances de communication. Le but de cette thèse a été de caractériser la scintillation c'est-à-dire les fluctuations de la puissance optique reçue induises par la turbulence. Ces fluctuations dépendent de paramètres tels que la longueur du chemin de propagation, la force de la turbulence, le profil du faisceau ou la taille de l'ouverture au récepteur. Les résultats théoriques sont basés sur le modèle de la turbulence de Kolmogorov mais différentes approches menant à différents résultats sont possibles. La répartition et le spectre temporel de la puissance optique reçue servent d'entrées au modèle de récepteur à détection directe.VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF