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大气激光通信技术及应用分析

时间:18-10-07 来源:www.xsjlunwen.net 作者:Admin
【摘要】大气激光通信的应用越来越广泛,本文简要介绍了大气激光通信系统的原理、特点及国内外标志事件,分析了技术特点,重点探讨了大气激光通信在军、民领域的应用。
【关键词】大气激光通信;通信技术;激光通信应用
1引言
目前光通信手段中,主要利用光纤进行通信,光纤通信网络速率高、稳定性好、传输带宽大,但是光纤线路的架设费时费力、不易于跨越复杂地形、紧急情况下架设时间长。随着科技的不断发展,大气激光通信以其单色性好、方向性强、光功率集中优点及其架设迅速、灵活简便、隐蔽性好、难以窃听、成本低廉等特点,在军、民领域得到了较多的应用。
2大气激光通信的原理及特点
2.1大气激光通信原理
大气激光通信的基本原理与无线电通信类似,由两台激光通信机构成的通信系统。为了使激光通信具有全双工通信能力,每个系统都有信号调制电路、激光器和光发射(接收)天线。发射时,受调制的信号通过调制电路使激光器发光,使载有信号的激光通过光学天线发射一束受控扩散光束以便于接收天线接收。接收时,激光通信系统通过光学天线将收集到的光信号聚到光电探测器上,然后将这一光信号转换成电信号,再经过滤波、解调,还原出原始信息。
2.2大气激光通信特点
激光束具有高亮度、高频率、良好的单色性和方向性。而大气激光通信因为使用激光波束为载波,具有独特的优点。主要有一下几个方面:
2.2.1方向性好,保密性强
由于激光具有良好的方向性,虽然实际通信系统中发射的激光有一定的发散角度,但相较于其他的无线电通信要窄得多。对方要想截获激光信号,必须在一个很小的区域内直接对准光路后,才可接收到信号,具有较高保密性。
2.2.2频带宽,容量大
大气激光通信系统潜在的传输速率极高,其通信带宽甚至高于光纤通信,速率可达10Gbit/s,甚至更高,能够满足军事、抢险救灾、野外作业等带宽要求。
2.2.3不占频率资源,抗干扰强
大气激光通信利用激光束为载波,既不向周围发射电磁波也不受电磁波影响。于其他无线通信设备相比,既不挤占通信频率,也不受电磁信号干扰。目前,还没有针对激光载波的实用化的干扰方式。
2.2.4尺寸小,使用便捷
与微波通信系统的天线相比,大气激光通信系统的其发射和接收天线一般由光学透镜组成,设备简单,占用的空间相对较小。大气激光通信以大气为信道,无需铺设通信线路。
3大气激光通信的发展现状及技术分析
世界各国对激光通信技术越来越重视,对空间激光通信和大型大气激光通信技术均进行了深入研究。
3.1国内、外发展现状
早在1960年代,国外就已经对大气激光通信进行了研究。1980年,美国的喷气实验室就通过飞机实现了空对地的高速率通信。2001年Lucent公司在短距离内实现了高码率的数据通信。2006年Lightpointe公司在香港大学医学院实现了相距1.2km两栋大楼之间的全双工通信。2012年德国的TESAT公司在相距142km的两个岛上试验了速率达5.625Gbps通信链路。2014年日本Trimble-FSO公司,推出了高速率通信产品。我国1970年才开始对激光通信进行研究。2013年34所进行了陆基长距离大气激光通信传输实验,在连续的测试中达到了较小的误码率。2014年电子科大测试了达到5Gbps的光通信系统。目前,国外大气激光通信系统发展较快,已经在工程应用上取得一定成果。而国内,无论是从技术研发还是设备种类、性能都于国外同类产品有一定差距。
3.2技术分析
激光大气通信系统得以实用化涉及的关键技术主要是高效的光学系统技术、高码率的调制和解调技术、大气信道补偿技术、光波窄带滤波技术、安装校准以及高精度的对准跟踪技术。

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