中国激光应用领域透析

2012-08-30 14:17

　　三、通讯

　　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，在还原为信息。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。

　　目前而论，激光大气通信系统得以实用化涉及的关键技术，主要有连续波大功率激光器技术；自适应变焦技术；光波窄带滤波技术；光源稳频技术；信号压缩编码技术；光学天线设计制作和安装校准技术等。目前，国外用于大气激光通信的半导体激光器和接收器件已实现了商品化。据报道，近年美国、日本及俄罗斯等国都相继推出了适用于半导体激光大气通信的大功率器件，连续输出光功率可从数十毫瓦到数瓦。