廣東省佛山市順德區(qū)均安職業(yè)技術學校 陳有添

近代通信技術的發(fā)展是近代人類物質(zhì)文明高度發(fā)展的一個側(cè)面。通信是各種形式信息的轉(zhuǎn)移或傳遞，通常是將擬傳遞的信息設法加載（或調(diào)制）到某種載體上，被調(diào)制的載體傳遞到目的地后，再將所需信息從載體上復原。通信系統(tǒng)的關鍵有二：一是傳輸?shù)拿浇椋莻鬏數(shù)男畔?。在此本文提出了一個應用激光大氣傳輸?shù)臄?shù)字圖像光通信系統(tǒng)。

一、激光大氣通信用于短程傳輸?shù)膬?yōu)勢

目前對光通信系統(tǒng)的通信碼率進一步提高的主要障礙是在電子學。在克服這一障礙上，激光大氣通信比光纖通信要占優(yōu)勢。

無線光通信是以激光為傳輸載體以大氣為傳輸媒介的通信方式，與傳統(tǒng)的通信方式相比較，無線光通信主要的優(yōu)點如下。

第一，架設靈活便捷無線激光通信可以翻越山頭，以及在江河湖海上進行通信，可以完成地對空、空對空等多種光纖通告無法完成的通信任務，因此無線激光通信對于解決最后一公里的寬帶接入，對于應用于企業(yè)和校園網(wǎng)絡，以及作為光纖冗余鏈路、無線臨時傳輸手段等，有著極大的應用價值。無線激光通信可以在幾小時內(nèi)把寬帶信道接到任何地方，而無需埋設光纖，因此大大縮短了施工周期，這對于通信運營商來說，是一種快速搶占市場的極好選擇。

第二，微米級的波束發(fā)散角和穩(wěn)定的方向。波束發(fā)散角與波長成正比。激光通信的工作波長一般在微米量級或更小，而和微波通信的波長范圍在數(shù)百米到亞厘米之間。因此，激光通信的光束發(fā)散角比RP和微波通信至少小3到4個數(shù)量級，大約在10微弧度左右。這在軍事應且上具有非常重要的意義，大大提高了軍事通信的保密性。

第三，設備對電源量需求很低，只需幾伏，采用本地供電，并且供電方式多種多樣。

第四，常輕小的天線尺寸和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于激光通信的波長遠小于RF和微波通信的波長，在同樣功能和條件下，激光通信的天線尺寸遠小于RF和微波通信的天線尺寸。因此，激光通信系統(tǒng)的重量和體積相對就顯得非常輕小。這有利于激光通信在各種航天器上的應用，尤其是在小衛(wèi)星上的應用。

第五，高數(shù)據(jù)傳輸率，對激光脈沖進行調(diào)制解調(diào)后，激光通信可以提供高達10Gbps(每秒千兆位)量級的數(shù)據(jù)傳輸率遠遠高于目前RF及微波通信傳輸速度。

第六，低發(fā)射功率，高接收功率。對于接收端而言有效接收功率與波束發(fā)散角的平方成反比。由于激光通信的波束發(fā)散角遠小于RP和微波通信。因此，在距離相同的情況下較之RF和微波通信，激光通信可以用更小的發(fā)射動率獲得更高的接收功率。

第七，新的通信頻帶。由于激光通信的波長遠小于RF和微波通信，因此其工作頻率比目前擁擠的無線電通信頻率高許多，為信息傳輸提供了新的通信頻帶。

第八，適用任何通信協(xié)議，無線激光通信產(chǎn)品作為一種物理層的傳輸設備，可以適應任何通信協(xié)議，如SONET，SONET/SDH，ATM(異步傳輸模式)、FD-DI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口)、Ethernet(以太網(wǎng))、Fast Ethernet(快速以太網(wǎng))等，并可支持2.5Gbit/s的傳輸速率，用于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和影像等各種信息。

第九，傳輸容量大，微波頻率大致在數(shù)GHz到數(shù)十GHz量級，而激光的頻率大致在數(shù)百.THz量級，比微波高3~5個數(shù)量級，因而可以得到高得多的數(shù)據(jù)傳輸速率。

第十，經(jīng)濟性強。沒有任何設計、勘察、工程和線路費等附加費用，較其它如衛(wèi)星站、短波和光纜等手段每兆比特的傳輸費用更為經(jīng)濟。

從上述的特點可以看出，激光通信在科學研究和軍事領域有著極為重要的應用，而它在商業(yè)上的應用前景更為廣泛，潛力也更為巨大。

于是本文便提出了一個應用激光大氣傳輸?shù)臄?shù)字圖像光通信系統(tǒng)。上文針對傳輸?shù)拿浇檎劻斯馔ㄐ诺陌l(fā)展史，下面再針對傳輸?shù)男畔⒄務剤D像通信的發(fā)展史及國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)。

二、圖像通信與激光大氣通信結(jié)合的前景和設想

本文提出用大氣激光作通信信道傳輸圖像信息，是希望能充分利用大自然中這種廉價的現(xiàn)成資源，將它變成有效的寬帶“網(wǎng)絡”，促進數(shù)字電視市場（包括四個等級：可視電話、會議電話、數(shù)字標準清晰度電視和高清晰度電視）的開發(fā)。

當然，也許有不少人都會覺得這是天方夜譚，因為大氣衰減確實是個難以克服的難題。而且裸露的激光極易被阻擋，一旦被阻擋傳輸就中斷。要通過它來進行遠距離傳輸是不可能的。但是本文在前面亦強調(diào)了激光大氣通信用于短程通信的優(yōu)勢。比方說，將它用于垂直方向的點對點傳輸，這樣便可較有效地避免經(jīng)常受阻擋；此外，用于現(xiàn)代社會高樓林立，在兩棟相距不遠的高建筑物之間利用激光大氣進行圖像通信顯然是種方便經(jīng)濟的優(yōu)良通信手段；再舉一個更具體的應用設想例子、假設一層教學樓有數(shù)個電教室，我們可以通過見面分光鏡及反射鏡來改變激光的光路，讓它分成幾路分別由各個電教室接收，只要光強足夠，這些電教室就能組成“局域網(wǎng)”只需要一臺發(fā)射機，便可以同時共享由一間電教室發(fā)送過來的圖像，就如現(xiàn)代家庭常使用的電話分機一樣。還有，前面提到通過大氣傳輸?shù)募す鈽O易被阻擋，這本是它的缺點，但我們恰恰可以利用它這個缺點做成防盜監(jiān)視器；甚至可以在某一適當?shù)牡胤皆O置一支光路作監(jiān)視器，在別的不易被阻擋的合適地方設置光路傳輸監(jiān)視結(jié)果，做成多功能的監(jiān)視系統(tǒng)。它雖然取代光纖通信或無線射頻通信，但是有能力與它們共存。

我們可以將人們相互之間以及人們與外界環(huán)境之間傳遞或交換的信息歸納為語言、數(shù)據(jù)、圖像三種主要形式。當人們用自己的感覺器官來獲取，這些信息時，主要是靠視覺和聽覺。據(jù)一些學者估計，由視覺獲得的信息占全部信息的70%左右，因此在語言、數(shù)據(jù)、圖像三種方式中，圖像通信應當起到主要作用，這樣才和人們獲取信息的方式相匹配。然而目前的事實是圖像通信遠未達到語言通信的普及程度。圖像通信因此而存在著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

光通信理論亦是目前未臻于完善的理論。對空間光通信系統(tǒng)的理論和實驗研究在我國尚處于萌芽時期，空間光通信系統(tǒng)將是一個有待大力進行研究并具有極大應用價值的研究領域。

本文將圖像通信和光通信兩種頗具潛力的新學科結(jié)合起來研究討論，無疑又是一個新的嘗試。