浅议无线光通信技术发展

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1、浅议无线光通信技术发展摘要：现如今，人们的生活伴随着信息化的发展而曰新月异，在光通信方面，人们对传输的速度的要求愈来愈高，高速率数据的使用量更是在大幅度的增加。正是由于光纤通讯的这一特点，使之成为了广域通信网中的中坚力量。在当今社会的广域通信网络中，约八成以上的信息是通过光纤通信来传递的。从这些信息来看，光纤通信百利而无一害。但是凡事有利必有弊，从光纤网络到用户之间的门户地区，假如架设光缆将产生巨大的浪费且费时费力。那该如何是好呢？笔者将通过无线光纤通信技术的实施来解决这个问题。关键词：FSO技术；光纤；成本节约光通信分为有限光通信和无线光通信两种，有线光通

2、信即光纤通信，已经成为广域网，城域网的主要传输方式之一。无线光通信又称为自由空间光通信。(FSOfreespaceopticalcommunication)。FSO技术以激光为载体，用点对点或者点对多点的方式来实现连接。一、无线光通信的简介。光通信的出现其实比无线电通信还要早一些。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年。但是已发明电话而著名的，家喻户晓的贝尔，在1876年发明电话之后，就想到了利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作为光源，用硒晶体(为一种链状自然金属单质矿物、三方晶系，空间群为93.21，晶体沿Z轴延长呈针状、柱状、灰色、条痕

3、红色，解理平行三组完全，晶体易弯曲，具挠性。莫氏硬度2.25〜3。密度4.8克/立方厘米，为硒化物的风化产物，由硒铅矿变来，常与褐铁矿共生。)作为光的接收器件，成功的完成了光电话的试验。而通话的最长距离已经达到了213米。在笔者看来，在贝尔毕生的发明中，光电话应该当之无愧为最伟大的发明。无线光通信的系统组成可如图所示如图可以看出，一个无线光通信系统包括三个基本的组成部分，发射机，信道和接收机。FSO系统的传播介质是大气，它是凭借大气进行光的信号传播。所以，只要在发射机和接收机之间存在足够的光发射功率，并且存在无遮挡的视距路径，就可以完成FSO的通信了。对于一

4、个无线光通信的系统来说，最经常使用的光学波长为近红外光谱一850nni，如若要支持更大的系统功率的话，也可以使用红外光谱一1500nm的波长。在FSO点对点的传输过程中，发射机和接收机的设置都是双向的，即每一端都可发射光信号和接受光信号。以便于实现双边通信。而FSO所采用基本技术则是光电的转换(photovoltaicconversion)，光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电

5、子和带正电的空穴分离。二、FSO系统的一些关键技术。FSO的关键技术主要包括：高功率激光光源技术，光收发天线和精密可靠的光束控制技术，大气信道的研究，高灵敏度的信号探测和处理技术，高精度的捕获、跟踪和瞄准(ATP)技术等。高功率激光器的选择是FSO技术中十分重要的一环，激光器是用来产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直对通信质量及通信距离有着十分重要的影响，对系统整体性能影响更大，因而对它的选择是一个重点。空间光通信的传输距离长，空间损耗大，因此激光器输出功率大，调制速率高是对光发射器的一个重要要求。一般用于空间通信的激光器有三类，其中的.二氧化碳

6、激光器。，输出功率最大OlOkw),输出波长有10.6m、9.6m，但缺点是体积较大，寿命较短，因为它只适合于卫星与地面间的通信而不适合FSO系统的运用。快速、精确的捕获、跟踪和瞄准(ATP)技术，是保证实现空间远距离光通信的必要核心技术。该系统的组成包括两个部分：捕获(粗跟踪)系统。“它比较适合在较为宽广的范围内捕获目标，捕获范围约达±1°〜±20°或更大。通常采用CCD阵列来实现，并常与带通光滤波器、信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪，即目标的捕获。捕获的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十mrad;”跟踪、瞄准（精跟踪）系统。该

7、系统是在最终完成目标捕获后，对相应目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。精跟踪要求视场角为几百令ad，跟踪精度为几rad，跟踪灵敏度大约为几nW。大气信道：对于大气对激光通信信号的干扰的分析比比较有局限性，目前仅存在于大气的吸收和散射等，很少涉及到大气湍流所引起的一系列问题比如闪烁、光束漂移、扩展以及大气色散等。其实这些因素都直接影响着接收端信号的信噪比，进而影响系统的误码率和通信距离、通信带宽。此，笔者认为有必要在这方面进行更加深入的探讨，并合理提出以上问题的解决方案。例如，采

8、用自适应光学技术就是一个非常不错的研究方向。三、FS