激光通信技術的現狀與發展前景解析

　　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。

　　激光通信系統組成設備包括發送和接收兩個部分。發送部分主要有激光器、光調制器和光學發射天線。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制器中，光調制器將信息調制在激光上，通過光學發射天線發送出去。

　　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為電信號，經放大、解調后變為原來的信息。

　　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、圖像或其他信號調制到無線電載波上發送出去，而激光通信則是把聲音、圖像或其他信息調制到激光載波上發送出去。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。在這種通信系統中，載有通信信息的激光束沿著直徑小于0.1毫米的優質光學纖維波導傳輸，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，因此可實現極遠距離間的定向通信聯系。人造衛星和宇宙飛船之間的激光通信系統正在研究過程中。

　　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變為被調制了的電信息發送出去，在接收端通過解調制作用和顯示設備，再把所傳遞的圖像信號復現出來。

　　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小時左右的電視節目或錄像節目，然后借助激光檢測設備，把塑料膜盤錄下的節目隨時在電視機上復映出來。

　　激光通信技術的現狀與發展

　　目前激光通信技術從誕生以來，已經經過30多年的發展歷史，在激光通信技術發明之初，由于配套技術跟不上，導致了激光通信技術的發展受到了制約。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——光線技術的大力發展，激光通信技術在一段時間內并未得到重視和大規模的應用。但是隨著通信領域新技術的快速發展以及元器件制造技術、系統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，為了實現全方位的通信，激光通信技術的優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，激光通信技術的發展主要建立了兩個方面的系統：

　　1、利用光電探測器構建的直接耦合FSO系統

　　目前光電探測器構建的直接耦合FSO系統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系統實現了激光無線數據連接，保證即時的數據通信?？紤]到光電探測器構建的直接耦合FSO系統的優點，目前激光通信網絡已經得到了大規模的建設。與此同時，光電探測器構建的直接耦合FSO系統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：

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

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

　?。?）由于激光通信設備的發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

　　在光纖耦合的FSO系統內，實現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點。其應用過程主要是通過激光發生器發射高斯光束，經過耦合后沿著光纖進行傳播，在發射端和接收端都采用光纖進行傳輸的方式，這樣以來，可以減少建筑物頂端的激光通信設備數量，便于系統安裝和維護。除此之外，利用光纖傳輸技術構建的光纖耦合FSO系統還具有以下優點：

　?。?）減少了轉換過程，降低了數據轉換帶來的額外成本。使每一個鏈路內的接口減少為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，僅僅需要調整室內系統即可，省去了重新在硬件設備上對準調試的過程。

　?。?）實現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試，對光纖通信的發射和接收裝置進行了有效利用。

　　激光通信技術的未來發展趨勢

　　隨著我國對激光通信技術研發力度的加強，我國的激光通信技術迎來了快速的發展，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展，經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

　　激光通信技術從發明到目前的應用，經歷了三十多年的

　　歷程，激光通信技術之所以能夠取得較大的發展，主要是其自身優點所決定的，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，激光通信技術實現了與衛星技術的共同發展，為通信技術的發展奠定了堅實的基礎?；诩す馔ㄐ偶夹g的這些優點，激光通信技術在未來的發展中，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星傳輸領域等其他領域。

　　2、激光通信技術將會有效解決發展中遇到的瓶頸問題

　　在目前激光通信技術的發展中，存在一些制約其發展的問題，有些問題已經嚴重制約和影響激光通信技術的繼續發展，對于這些瓶頸問題，在未來的發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。在未來的發展中，相信絡優化人員可以依此有針對性地進行網絡優化工作，有利于運行網絡經常性地保持最佳運行狀態。

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

　　3、激光通信技術將成為城市網絡通信的重要手段之一

　　在相當長的一段時間內，光纖網絡技術是城市網絡通信的

　　主要手段，隨著激光通信技術研發力度的加大以及激光通信技術的突出優點，激光通信技術成為了城市網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星技術，僅僅依靠光纖網絡技術難以實現通信技術的發展目標。因此，激光通信技術成為了通信領域發展的必要技術之一，在未來的發展中，將為城市網絡通信提供重要的技術支撐，保證城市網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

　　在通信領域的發展中，伴隨著新技術的產生，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與發展，帶動了通信領域新技術的發展，使技術革新成為通信領域發展的主流。因此，激光通信技術在未來的發展中，將會越來越多的影響通信領域的發展，使通信領域誕生出越來越多的新技術，提升通信領域發展實力的同時，保證通信領域的發展擁有技術保障。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。