激光與普通光在本質上沒有區別,都是屬于光頻波段的電磁波,具有普通光的一切特性———反射、折射、透射、干涉、衍射等,但激光有其特殊性,可以把光能在時間、空間、譜線寬度上高度集中,頻率范圍寬廣,可調諧性強;單色性好,強度高,方向性好和相干性好;激光束的發散角度小,能量集中在很小的范圍內;激光通信的波長遠小于微波通信的波長。因此,在同樣功能和條件下,利用激光通信,在接收器處可獲得比微波高幾個數量級的功率密度。
利用光通信的歷史比無線電還早,但沒有無線電通信發展的迅速。激光出現以后,光通信的面貌發生了根本性的變化,激光像普通電磁波一樣,可以進行調制和解調,可以把各種信號加載到光波上發射從而實現光通信。激光通信是以激光為載波,自由空間為傳輸介質的通信技術。
無限激光通信
無限激光通信( Free Space Optical communication,簡稱FSO) ,是利用激光束作為信道在空間直接進行語音、數據、圖象信息雙向傳送的一種通信技術,又稱“自由空間光通信”。無限激光通信系統一般包括三個基本部分:發射機、信道和接收機,其原理如圖2所示(圖中只標注了單向傳輸部分,相反方向的傳輸原理相同) 。
根據使用情況,無限空間光通信可分為點對點、點對多點、環形或網格狀通信等。點對點通信是由兩臺激光通信機構成的通信系統,每一端都設有光發射機和光接收機,他們相互向對方發射(視頻、音頻和數據等信號)被調制的激光脈沖信號,接收并解調來自對方的激光脈沖信號,實現雙工通信。系統所用的基本技術是光電轉換,傳輸特點是將光束以直線傳播。
無限激光通信比無線電通信以及光纖通信有著很多優勢。由于無限激光通信系統的設備沒有射頻信號的相互干擾,工作頻率在100 THz以上,不擠占寶貴的無線電頻率資源,可以免費使用,不需要頻率許可證;由于是以大氣作為傳輸媒介,不需要鋪設光纜或電纜,安裝快速、使用方便,造價及運行成本低;激光的直線定向傳播使它的發射光束窄,方向性好,發散角小,數據傳輸的保密性好;激光通信的波長遠小于微波通信的波長,因此,用于激光通信的天線尺寸遠小于微波天線的尺寸,可做的很小,設備小巧輕便,有利于激光通信在各種航天器及小衛星上使用;與光纖通信一樣,傳輸頻帶寬大,支持155 Mbit/ s～10 Gbit/ s的傳輸速率,信息容量大;因是以光為傳輸機制,協議透明———任何傳輸協議均可容易地疊加上去,對語音、數據、圖象等業務可以做到透明傳輸;同時還具有電磁兼容性好、抗強電磁干擾、無電磁輻射、組網方便靈活、不影響人們的健康等優點,適用于保密通信、移動通信、城域網擴展、寬帶網零公里接入、無線基站數據回傳、局域網互連、應急和臨時通信等。將無限激光通信與光纖和微波通信方式互相補充、相互配合,必將有良好的發展前景。
激光通信也存在一些不足之處,例如光纖傳輸中的損耗、色散問題;無限激光通信在大氣傳輸中的衰減問題等等。但是,由于激光的優點,隨著空間通信諸多問題的解決,激光通信必將成為今后通信的主要手段,有著廣闊的應用領域。
冀公網安備 13040202000875號
