第9章 无线激光通信ppt课件.ppt

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1、第9章无线激光通信无线激光通信是指利用激光束作为载波在空间(陆地或外太空)直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术，又称为“自由空间激光通信”（FreeSpaceOpticalCommunication，FSO）、“无纤激光通信”或“无线激光网络”(WirelessOpticalNetworks，WON)。无线激光通信和无线电通信一样，都是将信息加载到电磁波上传送，只是激光是光频的电磁波，具有了一些与无线电通信完全不同的特性。9.1概述3000多年前我国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台；近代无线光通信的开始—光电话装置（1881年）；第二次世界大战期间，红外线光通信系统

2、；1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了红宝石激光器，开创了以激光为主的光通信的新纪元。9.1.1光通信的历史9.1概述激光(laser)是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源，它具有以下特性：1、方向性好2、单色性好3、相干性极好4、光脉冲宽度可以极窄9.1.2激光9.1概述9.1.3激光通信9.1概述9.1.3激光通信光纤通信的发展可以分为以下四个阶段：第一阶段(1966～1976年)，这是从基础研究到商业应用的开发时期。在这个时期，实现了短波长(0.85µm)低速率(45或34Mb/s)多模光纤通信系统，无中继传输距离约1Okm。9.1概述9.1.3激光通信光纤通信的发

3、展可以分为以下四个阶段：第二阶段(1976～1986年)，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标，大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长(0.85µm)发展到长波长(1.31µm和1.55µm)，实现了工作波长为1.31µm、传输速率为140～565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50～1O0km。9.1概述9.1.3激光通信光纤通信的发展可以分为以下四个阶段：第三阶段(1986～1996年)，这是以大容量长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55µm色散位移单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可

4、达2.5～1OGb/s，无中继传输距离可达100～150km。掺饵光纤放大器(Erbium-DopedFiberAmplifier，EDFA)成熟并商业化。光孤子(Soliton)通信被广泛研究。9.1概述9.1.3激光通信光纤通信的发展可以分为以下四个阶段：第四阶段(1996～)，这个时期是以密集波分复用(DWDM)技术为主要研究对象，追求的目标是超大容量、超高速率、超长距离。利用光放大器延长传输距离，利用电的时分复用(ETDM)提高单波长的传输速率，利用DWDM提高单根光纤的传输容量，不断地改进光纤的设计，采用一些新技术(如新型调制格式、纠错编码和各种色散管理技术等)来克服传输损

5、伤，利用光电集成(OELC)和光子集成(PIC)来提高设备的性能并使之小型化，有力地推动了各种光纤通信系统的更新换代。与此同时，基于波长路由概念而发展起来的全光网诞生，光纤到家(FTTH)技术在不断发展。智能光网络将成为未来几年光通信的发展方向。9.1概述9.1.3激光通信光纤通信系统的线路容量较大，不易受外界干扰，但必须有安装光缆用的公用通道，当遇到恶劣地形条件时，工程施工难度大、建设周期长，费用高，缺乏灵活性。在这些方面，无线光通信会体现出优势。光采用无线方式，即在自由空间中传播时会碰到近地面大气层、远离地面的深空和水下这三种情况(信道)。9.1概述9.1.4微波与无线激光通信的

6、比较1、可利用的频带宽度的差别激光的频带宽度超过105GHz，大约是微波波段带宽总和的1万多倍。9.1概述9.1.4微波与无线激光通信的比较2、相关器件、设备尺寸的差别根据电磁理论中的波长同比定理，理论上讲，用于电磁波发射、传输和接收的器件及设备尺寸与波长成正比。这就使光通信设备的尺寸、重量大大减小。S波段Ka波段光波段天线孔径2m2m0.07m天线增益30dB52dB108dB波束宽75000μrad5500μrad12μrad9.1概述9.1.4微波与无线激光通信的比较3、波束发散角的差别电磁波的远场发散角受衍射极限角θ限制，θ＝1.22λ／D，其中λ为电磁波波长，D为发射天线(

7、望远镜)的口径。波束发散角的差别，使电磁波能量的利用率不同，相应要求不同的发射功率。另一方面，波束发射角的差别，使激光通信中光束控制更为困难，而微波则无此困难。9.1概述9.1.4微波与无线激光通信的比较4、抗干扰特性的差别微波和激光通信系统都受背景辐射的影响。太阳辐射在近红外波段(即空间通信激光波段)远比微波波段强。但是由于微波通信系统接收望远镜(天线)的视场比激光系统中大很多，加之微波还要受大气闪烁和地球上其他人工电磁波的干扰，结果使微波噪声特性反而差