紫外光通信关键技术分析

《紫外光通信关键技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、紫外光通信关键技术分析摘要：紫外光通信是一种新兴的无线光通信技术,可作为常规通信手段的一种补充，广泛应用于海陆空专用的局域保密通信，其中关键器件和技术的制备、研究是紫外光通信发展的主要推动力。对这些关键器件和技术进行了分析对比，并指出了今后发展方向。关键词：紫外光通信；紫外光源；日盲滤光片；紫外探测器中图分类号：TN929.12?34文献标识码：A文章编号:10047373X(2013)07?0036?050引言军事通信在现代战争中的作用举足轻重，但是现有通信手段还存在很多不足：有线和光纤通信易被破坏

2、，维护困难;无线和微波通信保密性差，易被干扰。为了满足现代战争对通信技术的特殊要求，更新颖、更安全的紫外光通信应运而生。紫外光通信基于大气吸收和散射，可实现非视距通信，具有保密性好、抗干扰能力强等优点，而且机动灵活，可以全方位、全天候的工作[[1]]。非常适合短距离抗干扰的复杂通信环境，在抢险救灾、应急保障和军事行动中都有巨大的发展前景。毫无疑问紫外光通信将受到各军事强国越来越多的重视，而其中关键器件和技术的发展将为紫外光通信带来巨大的变化。1紫外光通信的基本原理太阳光紫外辐射通过地球大气层时，波长在

3、200〜280nm之间的中紫外波段(UVC)[[2]]会被大气平流层中的臭氧强烈吸收，通常称为紫外“日盲区”(SolarBlind)。日盲区的存在为紫外光通信提供了一个无背景噪声的通信环境。此外，紫外光在近地面大气中传输时，会受到大气分子和悬浮粒子的吸收和散射作用。吸收作用带来的衰减将紫外光的传输限定在几千米之内，一定区域外则无法进行截获和侦听，保证了通信的安全性；散射作用改变了紫外光的能量传输方向，这为紫外光NLOS通信奠定了基础。紫外光通信利用大气散射和吸收，是一种以日盲区紫外光作为传输介质的新型

4、通信模式，2关键器件紫外光通信系统的关键器件包括光源、滤光片和探测器。它们的选择决定着系统的性能和工作特性。2.1紫外光源光源的选择对紫外光通信系统尤为重要。目前，应用于紫外光通信系统的光源主要有紫外气体灯、紫外激光器和紫外光发光二极管三大类。(1)紫外气体灯由于器件材料的限制，早期紫外光通信样机多以汞弧灯、汞氤灯等作为光源。但这种紫外灯易碎、寿命短、需要高压驱动，难以实现高速率的开关直接调制，转换效率很低,目前已经很少采用。GTE公司于2000年为美军研制了一种适用于多种近距离抗干扰通信环境的紫外光

5、通信系统，以低压汞灯作为光源[[3]]。这种光源利用低压汞蒸气放电，产生254nm的高效率紫外辐射。其发射功率可达几十至上百瓦，调制简单易于实现，是一种容易获得的理想光源。可见，紫外灯功率大、成本低，是紫外光通信中普遍使用的一类光源。但由于其自身缺点，其中很多已经弃之不用。对于一些低速率的紫外光通信样机，适宜采用紫外气体光源，其中，低压汞灯被广泛采用。(1)紫外激光器1993年，林肯实验室研制出一种皮秒级脉宽的被动Q开关微芯片激光器，之后以此作为光源实现了通信。这种紫外激光器坚固耐用、易于维护，具有更

6、大的频带宽度和更好的方向性，传输速率可达几百kHz到几MHz,更适用于远距离和高速率的紫外光通信系统。但成本高、效率低，而且技术尚不成熟等都限定了紫外激光器的使用场合，目前主要用于短距离NL0S系统仿真实验和功能验证。2007年中国科学院物理研究所报道了瓦级实用化的全固态266nm紫外激光器的设计和应用[[4]],这种全固态的紫外激光器代表着紫外激光器未来的发展方向。(1)紫外光发光二极管2002年，美国DARPA启动了半导体紫外光源研究项目(SUV0S)[[5]],旨在研究并制造紫外波段的LED光源

7、。紫外LED体积小、调制载波频率高，并且功耗低、易高速驱动,突破了传统紫外光源的瓶颈，为紫外光通信带来了新的生机。2005年，MIT林肯实验室首次釆用紫外LED作为光源实现了短距离紫外光通信系统[[6]]。虽然目前单个紫外LED辐射功率还比较低，相信随着半导体材料工艺的不断进步，紫外LED性能将更加突出，瓦级功率的深紫外LED的出现将带动紫外光通信跨越式的发展，可实现紫外光通信大带宽高速率的传输。对比这三种紫外光源(见表1),由于各自的特点应用于不同场合：气体放电灯辐射功率较高，可用于大功率远距离的紫

8、外光通信系统。而紫外激光器和LED为光源的紫外光通信系统将向着高速、便携的方向发展，可满足短距离保密通信的需要。随着大功率紫外LED及其阵列的研究，其作为新型紫外光源的优势越来越明显，仍将是今后紫外光源的研究重点和发展趋势。[光源&紫外气体灯&紫外激光器&紫外LED&发射功率&几十至上万瓦&可达千瓦&毫瓦级&平均寿命/h&6000〜10000&15000&60000&安装维护&不方便&较方便&较方便&系统体积&大&较小