什么是激光通信

　　激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。激光是一種新型光源，具有亮度高、方向性強、單色性好、相干性強等特征。按傳輸媒質(zhì)的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為傳輸媒質(zhì)的激光通信。光纖通信是利用光纖傳輸光信號的通信方式。

　　激光通信系統(tǒng)組成設備包括發(fā)送和接收兩個部分。發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學發(fā)射天線。接收部分主要包括光學接收天線、光學濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過光學發(fā)射天線發(fā)送出去。

　　在接收端，光學接收天線將激光信號接收下來，送至光探測器，光探測器將激光信號變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大、解調(diào)后變?yōu)樵瓉淼男畔ⅰ?/p>

　　激光通信的原理

　　激光通信的原理與普通的無線電通信相類似。所不同的是，無線電通信是把聲音、圖像或其他信號調(diào)制到無線電載波上發(fā)送出去，而激光通信則是把聲音、圖像或其他信息調(diào)制到激光載波上發(fā)送出去。激光通信可分為地面大氣通信、宇宙空間通信和光學纖維通信。

　　在較好的地面氣候條件下，可以實現(xiàn)幾十公里至上百公里間的定點激光通信。但是激光束一旦受到大氣中云、霧、煙塵等因素的影響就會受到衰減和起伏擾動，使通信距離和通信質(zhì)量都受到很大影響。為了克服激光地面大氣通信的上述缺點，很多國家作了很大努力，并取得了可喜的成果。在這種通信系統(tǒng)中，載有通信信息的激光束沿著直徑小于0.1毫米的優(yōu)質(zhì)光學纖維波導傳輸，從根本上排除了大氣中各種衰減和干擾因素的影響。

　　在地球大氣層外的宇宙空間，激光束基本上不受任何衰減和干擾影響，因此可實現(xiàn)極遠距離間的定向通信聯(lián)系。人造衛(wèi)星和宇宙飛船之間的激光通信系統(tǒng)正在研究過程中。

　　利用激光的高定向、高亮度以及可沿空間不同方向和不同位置進行精細掃描的特性，人們可實現(xiàn)激光傳真通信，即把圖片、文件、樣本、字跡等信息，通過激光束的掃描作用而轉(zhuǎn)變?yōu)楸徽{(diào)制了的電信息發(fā)送出去，在接收端通過解調(diào)制作用和顯示設備，再把所傳遞的圖像信號復現(xiàn)出來。

　　基于定向激光束掃描記錄和掃描檢測的原理，人們還制成了商品化的視頻錄像盤，利用一張普通唱片大小但卻是特制的塑料膜盤，可記錄約1小時左右的電視節(jié)目或錄像節(jié)目，然后借助激光檢測設備，把塑料膜盤錄下的節(jié)目隨時在電視機上復映出來。

　　激光通信技術的現(xiàn)狀與發(fā)展

　　目前激光通信技術從誕生以來，已經(jīng)經(jīng)過30多年的發(fā)展歷史，在激光通信技術發(fā)明之初，由于配套技術跟不上，導致了激光通信技術的發(fā)展受到了制約。激光通信技術的配套技術主要包括元器件制造技術、系統(tǒng)構建技術以及大氣信道傳輸技術。另外，由于有線傳輸技術——光線技術的大力發(fā)展，激光通信技術在一段時間內(nèi)并未得到重視和大規(guī)模的應用。但是隨著通信領域新技術的快速發(fā)展以及元器件制造技術、系統(tǒng)構建技術和大氣信道傳輸技術的逐漸成熟，激光通信技術的發(fā)展具備客觀的條件和有力的支撐。并且由于光纖通信技術受到了傳輸范圍和地域限制，為了實現(xiàn)全方位的通信，激光通信技術的優(yōu)點逐漸受到了人們的重視，對激光通信技術的研究重新納入到了科研機構的議事日程。目前來看，激光通信技術的發(fā)展主要建立了兩個方面的系統(tǒng)：

　　1、利用光電探測器構建的直接耦合FSO系統(tǒng)

　　目前光電探測器構建的直接耦合FSO系統(tǒng)屬于激光通信技術中的主流技術，在歐美國家得到了廣泛的應用。其中最成功的案例是在悉尼奧運會上，利用光電探測器構建的直接耦合FSO系統(tǒng)實現(xiàn)了激光無線數(shù)據(jù)連接，保證即時的數(shù)據(jù)通信?？紤]到光電探測器構建的直接耦合FSO系統(tǒng)的優(yōu)點，目前激光通信網(wǎng)絡已經(jīng)得到了大規(guī)模的建設。與此同時，光電探測器構建的直接耦合FSO系統(tǒng)在運行的過程中存在一些缺點，我們必須及時解決。主要缺點包括：

　?。?）激光發(fā)射器發(fā)射的光束由于散射角不同，造成了光斑粗糙，因此我們需要對現(xiàn)有的激光發(fā)射器進行優(yōu)化，使其達到發(fā)生圓高斯光束的目的。

　?。?）接收端的OE轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量隨著帶寬的增大而增加，無形當中增加信號接收轉(zhuǎn)換的成本，因此我們必須提升OE轉(zhuǎn)換單元的功能，減少其使用數(shù)量。

　?。?）由于激光通信設備的發(fā)射和接收裝置均放置在建筑物頂部，安裝和維護存在一定困難，因此我們要制定相應的安裝和維護技術措施，降低安裝和維護難度。

　　2、利用光纖傳輸技術構建的光纖耦合FSO系統(tǒng)

　　在光纖耦合的FSO系統(tǒng)內(nèi)，實現(xiàn)了激光通信技術與光纖技術的融合，有效利用了光纖通信技術的優(yōu)點。其應用過程主要是通過激光發(fā)生器發(fā)射高斯光束，經(jīng)過耦合后沿著光纖進行傳播，在發(fā)射端和接收端都采用光纖進行傳輸?shù)姆绞?，這樣以來，可以減少建筑物頂端的激光通信設備數(shù)量，便于系統(tǒng)安裝和維護。除此之外，利用光纖傳輸技術構建的光纖耦合FSO系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點：

　?。?）減少了轉(zhuǎn)換過程，降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換帶來的額外成本。使每一個鏈路內(nèi)的接口減少為2個，提高了鏈路傳輸效率。

　?。?）簡化了升級和維護的過程，如需增加傳輸帶寬，僅僅需要調(diào)整室內(nèi)系統(tǒng)即可，省去了重新在硬件設備上對準調(diào)試的過程。

　　（3）實現(xiàn)了激光通信技術與光纖技術的融合，減少了激光通信技術中繁瑣的設備設置和調(diào)試，對光纖通信的發(fā)射和接收裝置進行了有效利用。

　　激光通信技術的未來發(fā)展趨勢

　　隨著我國對激光通信技術研發(fā)力度的加強，我國的激光通信技術迎來了快速的發(fā)展，無論是研究領域還是應用領域，激光通信技術都取得了長足的發(fā)展，經(jīng)過對目前的激光通信技術深入的了解之后，我們認為未來激光通信技術主要將會朝著以下方向發(fā)展：

　　1、激光通信技術將會迎來更廣闊的應用空間

　　激光通信技術從發(fā)明到目前的應用，經(jīng)歷了三十多年的

　　歷程，激光通信技術之所以能夠取得較大的發(fā)展，主要是其自身優(yōu)點所決定的，主要包括：首先解決了遠距離無線傳輸問題，其次節(jié)省了通信總成本，減少了光纖設備的支出，再次，激光通信技術實現(xiàn)了與衛(wèi)星技術的共同發(fā)展，為通信技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎?；诩す馔ㄐ偶夹g的這些優(yōu)點，激光通信技術在未來的發(fā)展中，將會得到更加廣泛的應用，應用領域會從通信領域拓展到衛(wèi)星傳輸領域等其他領域。

　　2、激光通信技術將會有效解決發(fā)展中遇到的瓶頸問題

　　在目前激光通信技術的發(fā)展中，存在一些制約其發(fā)展的問題，有些問題已經(jīng)嚴重制約和影響激光通信技術的繼續(xù)發(fā)展，對于這些瓶頸問題，在未來的發(fā)展中都將得到有效的解決。目前遇到的最突出的瓶頸問題是激光通信技術的發(fā)射和接收設備復雜，需要獨立的場所放置，并且安裝維護難度大。對于這種問題，目前的解決方法是通過與光纖網(wǎng)絡的有效融合，來彌補激光通信設備安裝維護的不足。在未來的發(fā)展中，相信絡優(yōu)化人員可以依此有針對性地進行網(wǎng)絡優(yōu)化工作，有利于運行網(wǎng)絡經(jīng)常性地保持最佳運行狀態(tài)。

　　（2）DT測試。DT測試是進行網(wǎng)絡性能評估、網(wǎng)絡故障定位和網(wǎng)絡優(yōu)化時必不可少的測試手段。DT測試的目的是通過實地驅(qū)車測試的方法獲取網(wǎng)絡實際的無線情況。另外，借助路測后臺分析軟件對路測數(shù)據(jù)進行分析處理，還可以得出一些統(tǒng)計結果，例如接入失敗率、掉話率、軟切換比例和覆蓋質(zhì)量統(tǒng)計等。同時，在路測過程中還會采集到大量的GPS位置和時間光纖網(wǎng)絡會與激光通信技術實現(xiàn)更加深入的融合，二者將朝著共同促進的關系發(fā)展。

　　3、激光通信技術將成為城市網(wǎng)絡通信的重要手段之一

　　在相當長的一段時間內(nèi)，光纖網(wǎng)絡技術是城市網(wǎng)絡通信的

　　主要手段，隨著激光通信技術研發(fā)力度的加大以及激光通信技術的突出優(yōu)點，激光通信技術成為了城市網(wǎng)絡通信的又一有效手段。同時，未來的通信技術將會越來越多的用到衛(wèi)星技術，僅僅依靠光纖網(wǎng)絡技術難以實現(xiàn)通信技術的發(fā)展目標。因此，激光通信技術成為了通信領域發(fā)展的必要技術之一，在未來的發(fā)展中，將為城市網(wǎng)絡通信提供重要的技術支撐，保證城市網(wǎng)絡通信的傳輸速率和傳輸帶寬都得到較明顯的增長。

　　4、激光通信技術將會為通信領域帶來又一輪技術革新

　　在通信領域的發(fā)展中，伴隨著新技術的產(chǎn)生，激光通信技術就是其中比較突出的技術之一。激光通信技術的出現(xiàn)與發(fā)展，帶動了通信領域新技術的發(fā)展，使技術革新成為通信領域發(fā)展的主流。因此，激光通信技術在未來的發(fā)展中，將會越來越多的影響通信領域的發(fā)展，使通信領域誕生出越來越多的新技術，提升通信領域發(fā)展實力的同時，保證通信領域的發(fā)展擁有技術保障。所以，考慮到激光通信技術的特點和重要影響，激光通信技術將會帶動通信領域新一輪的技術革新。