于彥峰　朱錦

摘要：本文闡述了國外在通信技術(shù)上對(duì)于空間激光的使用，尤其是日本、美國和歐洲等國家對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)于該技術(shù)進(jìn)行了總體的綜述，對(duì)于國內(nèi)外相應(yīng)的指標(biāo)和系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)于我國的技術(shù)發(fā)展作了一定的指導(dǎo)意義。未來的通信發(fā)展方向，就發(fā)展模式而言不再僅僅限于單一的模式，而會(huì)朝空間構(gòu)建以及中繼轉(zhuǎn)發(fā)的方向發(fā)展，就通信速率而言也會(huì)隨著空間激光的技術(shù)的使用使其越來越快。文章最后對(duì)于我國的相關(guān)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀做了進(jìn)一步研究和說明。

關(guān)鍵詞：激光通信，發(fā)展趨勢(shì)，通信領(lǐng)域

1、前提

經(jīng)過多年來各個(gè)國家研究部門的傾力研究，取得了重大的進(jìn)展，它已經(jīng)成了國家用來解決用微波傳輸信息、構(gòu)建覆蓋全民網(wǎng)絡(luò)以及太空中監(jiān)測地面的衛(wèi)星把大量數(shù)據(jù)快速高效傳回地面的解決方法?？梢哉f，它的應(yīng)用前景十分樂觀，能在軍事和人民大眾中發(fā)揮巨大的作用。

它的用處還不僅僅如此，更多的表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）它的波長短。跟微波比較起來，它發(fā)射的口徑要小的多，它發(fā)射出去的角度比較小，不僅如此，它發(fā)射出去的光束更加的集中，不會(huì)由于過于分散而導(dǎo)致信息丟失，它所消耗的功率也非常低。最重要的是，它比較小方便隨身攜帶，十分方便，能更好的方便人們出行。

（2）它的頻率高。由于它有較高的頻率，導(dǎo)致它能夠快速高效的傳輸大量的數(shù)據(jù)，這對(duì)軍事化戰(zhàn)爭中即時(shí)獲取情報(bào)并做出反應(yīng)以及及時(shí)的監(jiān)測地震等都有重大的用途。

（3）它的抵抗電磁波干擾的能力要明顯的超出微波，在軍事化戰(zhàn)爭中一些特殊場合有重要用途。

（4）它的方向性很好。由于它發(fā)射出來的光束比較窄，速度非?？欤蝗菀妆粍e人竊聽，同時(shí)也不容易丟失信息或者是信息傳輸出現(xiàn)問題，因此它這一特性令它在軍事上大放光彩。

由此可見，在這信息化的時(shí)代，先進(jìn)的通信技術(shù)對(duì)于信息的傳送等有著重大的不可替代的作用。

2、歐美等國家現(xiàn)在的研究狀況

隨著激光通信這些特性的逐漸開發(fā)出來，越來越被人們熟知，使得它的研究開發(fā)成為了現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)熱門話題。美國、日本以及歐洲等眾多的發(fā)達(dá)國家領(lǐng)跑在世界的前列，它們投入了巨大的物力和人力來研發(fā)用激光來運(yùn)輸信息這項(xiàng)技術(shù)。

在世界上眾多研發(fā)國家中，歐洲已經(jīng)成為了在用激光運(yùn)輸信息這項(xiàng)技術(shù)的引領(lǐng)者。有歐空局等眾多響名世界的公司做落在歐洲。其中，在科研界普遍認(rèn)為德國的LCTSX和ESA的在衛(wèi)星之間用激光運(yùn)輸信息的技術(shù)系統(tǒng)是世界研究歷史上的兩座具有劃時(shí)代意義的里程碑。

ESA是從1985年開始研究用激光運(yùn)輸信息這項(xiàng)技術(shù)的，它的歷程之坎坷，耗時(shí)間之長讓人敬佩。最后取得了令世人矚目的成就，把世界通信帶入了一個(gè)新的時(shí)代。

德國采用的是二進(jìn)制的相關(guān)技術(shù)，它歸屬于星空層次上的鏈路研究。在其研究過程中，曾進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)來研究星空承載下的激光對(duì)于地面上的接通信息的系統(tǒng)的光接收機(jī)以及發(fā)射機(jī)在雷雨等變化無常的天氣時(shí)候的信號(hào)強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不負(fù)眾望，零差BPSK技術(shù)在穿過大氣中的信息通訊有十分好的特性能力。但是有好就有壞，在信息傳送的過程中由于地球外層大氣等因素的影響，鏈路的錯(cuò)誤率會(huì)明顯提高。但是現(xiàn)在科技還無法更有效的解決這一問題，所以要想讓通信技術(shù)邁上一個(gè)嶄新的臺(tái)階就必須解決這一問題。

在用光來傳遞信息方面，美國涉及時(shí)間也比較早，早在上世紀(jì)70年代美國都有相應(yīng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，其中具有代表性的是AFRL和NASA，并且在這方面取得了眾多的成就。例如：1994年研發(fā)成功了用于激光來運(yùn)輸信息演示的系統(tǒng)，以此來驗(yàn)證在外太空中較遠(yuǎn)處的衛(wèi)星也能很好的把信息傳輸?shù)降孛?。這項(xiàng)系統(tǒng)研發(fā)過程中涉及了精確的瞄準(zhǔn)光束、前饋補(bǔ)償以及光束獲取等多項(xiàng)國際上的先進(jìn)技術(shù)。

日本雖然不是世界上研究用光來運(yùn)輸信息技術(shù)的最早的一批國家之一，但是其研發(fā)速度確實(shí)令人驚奇，短短十幾年時(shí)間就一躍成為世界上的引領(lǐng)者之一。東芝公司、CRL以及NEC是它的主要研發(fā)機(jī)構(gòu)。它和美國的JPL于1995年一起研發(fā)成功了世界上第一個(gè)太空衛(wèi)星用光傳遞到地面的鏈接路徑，這一結(jié)果強(qiáng)有力的證明了用光把太空中衛(wèi)星獲取的信息傳遞到地面上的可行性。不僅如此，日本還在這一領(lǐng)域取得了其他許多的輝煌成就。例如：日本研制的用衛(wèi)星作為激光傳遞信息的終端。在2005年發(fā)射了一顆距離太陽較近并且跟太陽同步運(yùn)行的衛(wèi)星，以此來驗(yàn)證從LEO軌道用光把信息傳遞到地面的信號(hào)強(qiáng)弱的特點(diǎn)性能。

3、在空間里用激光來傳遞信息

要想用光傳遞信息，首先必須得有合適的發(fā)射器，為此科研人員研發(fā)了較高的功率且速率還比較快的發(fā)射器，它主要有調(diào)制器、溫度控制、光放大器、驅(qū)動(dòng)器、功率控制以及激光器等重要部分組成，不僅如此，它還用到了光學(xué)濾波、電子濾波等技術(shù)來減小發(fā)射過程中產(chǎn)生的噪音。

有了發(fā)射裝置就必須擁有與之配套的接受裝置，否則如何接收信息。一般情況下，相干探測可以提高機(jī)器的靈敏度，使接受的信息更加完整、清晰。但是，使用這項(xiàng)技術(shù)局限性也比較大，必須要使接受裝置跟光有十分好的相互干擾的性質(zhì)等，這也造就了這項(xiàng)技術(shù)比較復(fù)雜，成為了需要我們攻克的難題之一。除此之外，還有許多其他因素會(huì)對(duì)用光傳遞信息時(shí)造成干擾，導(dǎo)致信息丟失等，這就要求我們要繼續(xù)努力，爭取早日把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到日常生活中，普及人們大眾。

4、用光運(yùn)輸信息的發(fā)展前景

經(jīng)過最近幾十年全世界科學(xué)家的努力研究、攻克重點(diǎn)技術(shù)、根據(jù)原理制作樣例、仿真模擬等，這項(xiàng)技術(shù)的未來發(fā)現(xiàn)方向越來越明朗，大致上可以歸納為兩個(gè)方向：

第一，有最初的兩點(diǎn)之間的傳遞運(yùn)輸逐漸研發(fā)成類似網(wǎng)絡(luò)模式覆蓋全人類。不僅如此，還將把這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)，應(yīng)用到航天、軍事、民用等等人類的各行各業(yè)中，可以說是讓人類邁進(jìn)一個(gè)嶄新的時(shí)代。

第二是不斷的提高用光運(yùn)輸信息的運(yùn)輸速度。上世紀(jì)人類剛剛研發(fā)出這項(xiàng)技術(shù)時(shí)它的運(yùn)輸速度還比較慢，因此為了更好的適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)必須要提高其運(yùn)輸速度。為此人類主要攻克大氣阻力以及改善接受裝置兩個(gè)方面的相關(guān)難題。

5、中國用激光運(yùn)輸信息技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度

到目前為止，在用光運(yùn)輸信息這項(xiàng)技術(shù)上，雖然我國還與美國等發(fā)達(dá)國家有一定的差距，但是多年來我國也取得了可觀的不容小覷的成果。我國主要是對(duì)于同一個(gè)問題從不同的角度去研究、攻克它。

在這個(gè)信息化高速發(fā)展的時(shí)代，我們國家應(yīng)該把握住改革開放的有利條件，抓住時(shí)機(jī)，更加深入的研發(fā)這一技術(shù)，為我國早日實(shí)現(xiàn)全民光通信打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。