激光在通信方面的应用

激光通信,是激光在大气空间传输的一种通信方式。激光大气通信的发送设备主要由激光器(光源)、光调制器、光学发射天线(透镜)等组成;接收设备主要由光学接收天线、光检测器等组成。

信息发送时,先转换成电信号,再由光调制器将其调制在激光器产生的激光束上,经光学天线发射出去。信息接收时,光学接收天线将接收到的光信号聚焦后,送至光检测器恢复成电信号,再还原为信息。大气激光通信的容量大、保密性好,不受电磁干扰。但激光在大气中传输时受雨、雾、雪、霜等影响,衰耗要增大,故一般用于边防、海岛、跨越江河等近距离通信,以及大气层外的卫星间通信和深空通信。

早期的激光大气通信所用光源多数为二氧化碳激光器、氦-氖激光器等。二氧化碳激光器输出激光波长为10.6微米,此波长正好处在大气信道传输的低损耗窗口,是较为理想的通信光源。从70年代末到80年代中期,由于在技术实现上难以解决好全天候、高机动性、高灵活性、稳定性等问题,激光大气通信的研究陷入低潮。

1988年,巴西宣布研制成功一种便携式半导体激光大气通信系统。这种通过激光器联通线路的军用红外通信装置,其外形如同一架双筒望远镜,在上面安装了激光二极管和麦克风。使用时,一方将双筒镜对准另一方即可实现通信,通信距离为1千米,如果将光学天线固定下来,通信距离可达15千米。1989年,美国成功地研制出一种短距离、隐蔽式的大气激光通信系统。1990年,美国试验了适用于特种战争和低强度战争需要的紫外光波通信,这种通信系统完全符合战术任务的要求,通信距离为2~5千米;如果对光束进行适当处理,通信距离可达5~10千米。

90年代初,俄罗斯研制成功了大功率半导体激光器,并开始了激光大气通信系统技术的实用化研究。不久便推出了10千米以内的半导体激光大气通信系统并在莫斯科、瓦洛涅什、图拉等城市应用。在瓦涅什河两岸相距4千米的两个电站之间,架设起了半导体激光大气通信系统,该系统可同时传输8路数字电话。在距离瓦洛涅什城约200千米以及在距莫斯科不远的地方,也开通了半导体激光大气通信系统线路。

随着半导体激光器的不断成熟、光学天线制作技术的不断完善、信号压缩编码等技术的合理使用,激光大气通信正重新焕发出生机。

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