大气激光通信系统

xianlingyue · 发表于 2011-8-4 15:01:33

   目前主要的通信传输手段有微波、光纤等。微波通信与有线通信相比,可节省大量有色金属,并易于跨越复杂地形;可以较灵活地组成点、线结合的通信网,使一些海岛、山区、农村的用户较方便地利用干线进行信息交换。但相对于光纤通信系统,其频带窄,信道容量小,码率低,尚有许多不足。光纤通信系统的线路容量较大,不易受外界干扰,但必须有安装光缆用的公用通道,当遇到恶劣地形条件时,工程施工难度大、建设周期长,费用高。光无线通信结合了光纤通信与微波通信的优点,既具有通信容量大的优点,又不需要铺设光纤。它以激光作为信息载体,不需要任何有线传输媒介的通信方式,可用于空间及地面间通信,其传输特点是光束以直线传播。作为对微波通信的革命,光无线通信系统得到各国的普遍重视。近年来,随着相关元器件工艺的成熟,预计通信系统很快将会进入商业应用阶段。目前,卫星间只能以微波进行通信。微波的物理特性决定了它不可能达到与光纤通信一样的带宽。这样就造成地面与卫星联通时出现了瓶颈。
全球信息社会的实现与各个频段电磁波的利用有很大的关系。光波通信的显著特点是，随着天线尺寸的减小，增益大幅度提高，3dB波束宽度下降了5个量级。与光纤通信不同，无线激光通信在自由空间传播,不需要波导；无线激光通信的设备尺寸比微波通信系统要小的多，因而便于携带，特别适合于应急通信。全光传输和全光通信是解决“电子瓶颈”的根本途径，而无线激光通信正是光通信的其中之一。
表1微波、毫米波和光波的某些传播特性
波段频率或波长天线尺寸(m) 天线增益(dB) 3dB带宽(度)
S波段 2GHz 2 30 5.25
Ka波段 26GHz 2 52 0.4
毫米波 60GHz 1 50 0.35
光波 0.83微米 0.07 108

   与无线电通信相比，光波通信具有天线尺寸小，增益高，带宽窄的优点。目前用于无线激光通信的各种发射器、探测器等技术已经成熟，表2是无线激光通信的基本部件的配套和应用情况。
表2光通信的基本部件和应用情况
光波/波长（微米）调制方式信道光探测器应用情况
LD,LED/~0.85 直接调制大气 Si- 局部应用
LD,LED/~0.68 直接调制星际 Si- 试验
LD,LED/1.3-1.6 直接调制星际 Ce,InGaAsP 试验
CO/10.6 外调制大气 TeCdHg- 试验
LD+YAG/1.064 外调制星际 Si- 试验
培频LD/0.4~0.5 外调制星际、大气 Si- 试验
培频(LD/YAG)/0.532 外调制水下、星际 Si-光电培增管试验
   无线激光通信所需要的光源、调制方法、光探测器和传输介质等问题已经基本解决，西方发达国家还进行了卫星-地面激光通信的试验，已经取得了初步的成功。国内的有关单位如电子科技大学等，也在实验室研制成功无线激光通信系统。国内电子行业的生产水平已经完全满足无线激光通信系统的需求，生产无线激光通信系统的时机已经成熟。

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