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激光大气通信技术

导读: 在通信技术发展的进程中,人们总是在寻找更高频率的信息传载体,以实现更大容量地传输信息的目的。1960年第一台激光器的问世,由于其良好的光束特性(单色性好、方向性强、功率密度大等),引发着人们探索实现以激光光波为载体的通信,即激光通信。

  激光通信经历了大气通信和光波导(光纤)通信两个重要的发展阶段。早期的激光大气通信曾掀起了世界性的研究热潮,许多经济和技术力量雄厚的发达国家在这个阶段投入了大量的人力、财力和物力,对激光大气通信进行了广泛的研究开发。早期的激光大气通信所用光源多数为二氧化碳气体激光器、YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等。二氧化碳气体激光器输出激光波长为10.6μm,此波长正好处在大气信道传输的低损耗窗口,是较为理想的通信用光源。与激光大气通信技术研究基本同步展开的还有光纤波导通信,从而在技术上形成了激光通信中与传统通信相对应的激光无线通信(激光空间通信)和激光有线通信(激光光纤通信)。1975年,世界上第一条光纤通信实验应用线路在美国芝加哥开通,揭开了光纤通信应用的序幕。此后,随着光纤制作技术、半导体器件技术、光通信系统技术的不断完善和成熟,光纤通信从80年代起在全世界掀起了应用的热潮,并迅速被确认为是地面有线通信最有发展潜力的重要的通信手段,以致得到了一日千里的发展和推广应用。与此同时,激光大气通信技术由于器件技术、系统技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素一时得不到很好的解决和弥补,便在轰轰烈烈的光纤通信热潮中,隐退得几乎无影无踪。

  一  一段时间以来,激光大气通信技术之所以难以得到应有的发展和推广应用,存在的主要技术问题是:

  1.对大气信道衰减大及误减随机变化量大的补偿技术问题;

  2.大气湍流的影响,使信道折射率发生不均匀的随机变化,其结果使接收光斑发生所谓的闪烁现象和漂移现象。要削弱大气湍流的影响,有许多技术工作要做;

  3.驱动功率小、转换效率高、激光输出功率大、调制带宽及伺服系统简单的激光发射器件的制作;

  4.灵敏度高、噪声特性好,适合于常温环境下工作的接收器件的制作;

  5.体积小、重量轻、光学特性好、便于安装、调校的光学收发天线的制作;

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