激光通信技术的现状与发展前景解析

　　什么是激光通信

　　激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。按传输媒质的不同，可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。光纤通信是利用光纤传输光信号的通信方式。

　　激光通信系统组成设备包括发送和接收两个部分。发送部分主要有激光器、光调制器和光学发射天线。接收部分主要包括光学接收天线、光学滤波器、光探测器。要传送的信息送到与激光器相连的光调制器中，光调制器将信息调制在激光上，通过光学发射天线发送出去。

　　在接收端，光学接收天线将激光信号接收下来，送至光探测器，光探测器将激光信号变为电信号，经放大、解调后变为原来的信息。

　　激光通信的原理

　　激光通信的原理与普通的无线电通信相类似。所不同的是，无线电通信是把声音、图像或其他信号调制到无线电载波上发送出去，而激光通信则是把声音、图像或其他信息调制到激光载波上发送出去。激光通信可分为地面大气通信、宇宙空间通信和光学纤维通信。

　　在较好的地面气候条件下，可以实现几十公里至上百公里间的定点激光通信。但是激光束一旦受到大气中云、雾、烟尘等因素的影响就会受到衰减和起伏扰动，使通信距离和通信质量都受到很大影响。为了克服激光地面大气通信的上述缺点，很多国家作了很大努力，并取得了可喜的成果。在这种通信系统中，载有通信信息的激光束沿着直径小于0.1毫米的优质光学纤维波导传输，从根本上排除了大气中各种衰减和干扰因素的影响。

　　在地球大气层外的宇宙空间，激光束基本上不受任何衰减和干扰影响，因此可实现极远距离间的定向通信联系。人造卫星和宇宙飞船之间的激光通信系统正在研究过程中。

　　利用激光的高定向、高亮度以及可沿空间不同方向和不同位置进行精细扫描的特性，人们可实现激光传真通信，即把图片、文件、样本、字迹等信息，通过激光束的扫描作用而转变为被调制了的电信息发送出去，在接收端通过解调制作用和显示设备，再把所传递的图像信号复现出来。

　　基于定向激光束扫描记录和扫描检测的原理，人们还制成了商品化的视频录像盘，利用一张普通唱片大小但却是特制的塑料膜盘，可记录约1小时左右的电视节目或录像节目，然后借助激光检测设备，把塑料膜盘录下的节目随时在电视机上复映出来。

　　激光通信技术的现状与发展

　　目前激光通信技术从诞生以来，已经经过30多年的发展历史，在激光通信技术发明之初，由于配套技术跟不上，导致了激光通信技术的发展受到了制约。激光通信技术的配套技术主要包括元器件制造技术、系统构建技术以及大气信道传输技术。另外，由于有线传输技术——光线技术的大力发展，激光通信技术在一段时间内并未得到重视和大规模的应用。但是随着通信领域新技术的快速发展以及元器件制造技术、系统构建技术和大气信道传输技术的逐渐成熟，激光通信技术的发展具备客观的条件和有力的支撑。并且由于光纤通信技术受到了传输范围和地域限制，为了实现全方位的通信，激光通信技术的优点逐渐受到了人们的重视，对激光通信技术的研究重新纳入到了科研机构的议事日程。目前来看，激光通信技术的发展主要建立了两个方面的系统：

　　1、利用光电探测器构建的直接耦合FSO系统

　　目前光电探测器构建的直接耦合FSO系统属于激光通信技术中的主流技术，在欧美国家得到了广泛的应用。其中最成功的案例是在悉尼奥运会上，利用光电探测器构建的直接耦合FSO系统实现了激光无线数据连接，保证即时的数据通信。考虑到光电探测器构建的直接耦合FSO系统的优点，目前激光通信网络已经得到了大规模的建设。与此同时，光电探测器构建的直接耦合FSO系统在运行的过程中存在一些缺点，我们必须及时解决。主要缺点包括：

　　（1）激光发射器发射的光束由于散射角不同，造成了光斑粗糙，因此我们需要对现有的激光发射器进行优化，使其达到发生圆高斯光束的目的。

　　（2）接收端的OE转换单元的数量随着带宽的增大而增加，无形当中增加信号接收转换的成本，因此我们必须提升OE转换单元的功能，减少其使用数量。

　　（3）由于激光通信设备的发射和接收装置均放置在建筑物顶部，安装和维护存在一定困难，因此我们要制定相应的安装和维护技术措施，降低安装和维护难度。

　　2、利用光纤传输技术构建的光纤耦合FSO系统

　　在光纤耦合的FSO系统内，实现了激光通信技术与光纤技术的融合，有效利用了光纤通信技术的优点。其应用过程主要是通过激光发生器发射高斯光束，经过耦合后沿着光纤进行传播，在发射端和接收端都采用光纤进行传输的方式，这样以来，可以减少建筑物顶端的激光通信设备数量，便于系统安装和维护。除此之外，利用光纤传输技术构建的光纤耦合FSO系统还具有以下优点：

　　（1）减少了转换过程，降低了数据转换带来的额外成本。使每一个链路内的接口减少为2个，提高了链路传输效率。

　　（2）简化了升级和维护的过程，如需增加传输带宽，仅仅需要调整室内系统即可，省去了重新在硬件设备上对准调试的过程。

　　（3）实现了激光通信技术与光纤技术的融合，减少了激光通信技术中繁琐的设备设置和调试，对光纤通信的发射和接收装置进行了有效利用。

　　激光通信技术的未来发展趋势

　　随着我国对激光通信技术研发力度的加强，我国的激光通信技术迎来了快速的发展，无论是研究领域还是应用领域，激光通信技术都取得了长足的发展，经过对目前的激光通信技术深入的了解之后，我们认为未来激光通信技术主要将会朝着以下方向发展：

　　1、激光通信技术将会迎来更广阔的应用空间

　　激光通信技术从发明到目前的应用，经历了三十多年的

　　历程，激光通信技术之所以能够取得较大的发展，主要是其自身优点所决定的，主要包括：首先解决了远距离无线传输问题，其次节省了通信总成本，减少了光纤设备的支出，再次，激光通信技术实现了与卫星技术的共同发展，为通信技术的发展奠定了坚实的基础。基于激光通信技术的这些优点，激光通信技术在未来的发展中，将会得到更加广泛的应用，应用领域会从通信领域拓展到卫星传输领域等其他领域。

　　2、激光通信技术将会有效解决发展中遇到的瓶颈问题

　　在目前激光通信技术的发展中，存在一些制约其发展的问题，有些问题已经严重制约和影响激光通信技术的继续发展，对于这些瓶颈问题，在未来的发展中都将得到有效的解决。目前遇到的最突出的瓶颈问题是激光通信技术的发射和接收设备复杂，需要独立的场所放置，并且安装维护难度大。对于这种问题，目前的解决方法是通过与光纤网络的有效融合，来弥补激光通信设备安装维护的不足。在未来的发展中，相信络优化人员可以依此有针对性地进行网络优化工作，有利于运行网络经常性地保持最佳运行状态。

　　（2）DT测试。DT测试是进行网络性能评估、网络故障定位和网络优化时必不可少的测试手段。DT测试的目的是通过实地驱车测试的方法获取网络实际的无线情况。另外，借助路测后台分析软件对路测数据进行分析处理，还可以得出一些统计结果，例如接入失败率、掉话率、软切换比例和覆盖质量统计等。同时，在路测过程中还会采集到大量的GPS位置和时间光纤网络会与激光通信技术实现更加深入的融合，二者将朝着共同促进的关系发展。

　　3、激光通信技术将成为城市网络通信的重要手段之一

　　在相当长的一段时间内，光纤网络技术是城市网络通信的

　　主要手段，随着激光通信技术研发力度的加大以及激光通信技术的突出优点，激光通信技术成为了城市网络通信的又一有效手段。同时，未来的通信技术将会越来越多的用到卫星技术，仅仅依靠光纤网络技术难以实现通信技术的发展目标。因此，激光通信技术成为了通信领域发展的必要技术之一，在未来的发展中，将为城市网络通信提供重要的技术支撑，保证城市网络通信的传输速率和传输带宽都得到较明显的增长。

　　4、激光通信技术将会为通信领域带来又一轮技术革新

　　在通信领域的发展中，伴随着新技术的产生，激光通信技术就是其中比较突出的技术之一。激光通信技术的出现与发展，带动了通信领域新技术的发展，使技术革新成为通信领域发展的主流。因此，激光通信技术在未来的发展中，将会越来越多的影响通信领域的发展，使通信领域诞生出越来越多的新技术，提升通信领域发展实力的同时，保证通信领域的发展拥有技术保障。所以，考虑到激光通信技术的特点和重要影响，激光通信技术将会带动通信领域新一轮的技术革新。