激光通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，但要解決的難題也不少，除了能量損耗，從信號(hào)處理的角度看。接收機(jī)要接收到光波對(duì)其進(jìn)行特性分析，需要與光波在頻率上、角度上，極化上對(duì)準(zhǔn)。激光通信的頻率、極化方式存在水平艦艇的數(shù)據(jù)庫里，一旦傳感器感應(yīng)到光波能量變化，就會(huì)調(diào)整接收機(jī)開始匹配，但在角度上和上正如其發(fā)散角很小的優(yōu)點(diǎn)一樣，在通信之前，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都不知道對(duì)方的位置，因此怎樣將這個(gè)高指向性的激光信號(hào)準(zhǔn)確傳輸?shù)綆酌追秶鷥?nèi)的海面上是亟待解決的問題。此外接受到的信號(hào)被太陽光的隨機(jī)背景噪聲所干擾，也需要將其濾除，這就需要濾波器具有足夠的頻率挑選性能。
cription="編輯提供的本地文件" alt="" />
德國海軍已經(jīng)在試驗(yàn)艦上進(jìn)行了激光通信試驗(yàn)
為了解決能量損耗問題，科學(xué)家們?cè)趯?duì)大氣在各類天氣情況下的反射、折射，吸收特性進(jìn)行長期觀察后進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)建模并輸入激光發(fā)生器的數(shù)據(jù)庫，從而使得激光發(fā)生器具有自適應(yīng)作用，在不同的天氣下使用不同的頻率避開高吸收率的波段，實(shí)現(xiàn)了較遠(yuǎn)距離的通信。接收機(jī)則采取根據(jù)數(shù)據(jù)庫模擬激光信號(hào)在各類天氣下的畸變，從而實(shí)現(xiàn)接收、濾波及波形的重新整形。
為了解決信號(hào)處理方面的問題，最早使用的是大發(fā)散角激光，但很快發(fā)現(xiàn)這種辦法將能量分散的極為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致接收機(jī)根本無法接收足夠的能量而失去通信功能。后來發(fā)現(xiàn)出了高精度的對(duì)準(zhǔn)，捕獲和跟蹤技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)激光源和接收機(jī)的快速對(duì)準(zhǔn)，具體方法則是先試用電磁波進(jìn)行通信雙方進(jìn)行“握手”，包括身份確認(rèn)，位置確認(rèn)。而后激光根本這些信息迅速對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的精確位置進(jìn)行通信傳輸，這種“握手”的電磁波信息通信時(shí)間極短且采取干擾干擾技術(shù)，能夠保證對(duì)手無法在足夠的時(shí)間內(nèi)截獲。
在解決了這兩個(gè)問題后，激光通信重新煥發(fā)生機(jī)，美軍在這方面走在了世界前列，美國海軍在2006、2008年的“三叉戟勇士”和2007年圣地亞哥“海鷹”演習(xí)中，分別在驅(qū)逐艦上對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)表明，通過以上技術(shù)，艦艇之間可以實(shí)現(xiàn)在20公里左右穩(wěn)定激光通信，傳輸速率接近1Gbps。2014年美國航天局進(jìn)行了一次名為“激光通信科學(xué)光學(xué)載荷”（OPALS）的技術(shù)驗(yàn)證，成功的將一段高清視頻從國際空間站傳回地面，一段時(shí)長37秒、名為“你好，世界！”的高清視頻，只用了3.5秒就成功傳回，相當(dāng)于傳輸速率達(dá)到每秒50兆，而傳統(tǒng)技術(shù)下載需要至少10分鐘。
cription="編輯提供的本地文件" alt="" />
一款已經(jīng)投入使用的激光數(shù)據(jù)鏈設(shè)備，激光通信在海陸空各軍種均有非常廣闊的應(yīng)用前景
而德國的卡·爾蔡公司也不甘落后，特別是在藍(lán)綠波段的對(duì)潛激光通信方面建樹尤深，先后研發(fā)成功了固定式短程激光設(shè)備，中程激光通信設(shè)備，機(jī)動(dòng)設(shè)備組網(wǎng)激光通信的典型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了20公里左右的1Gbps的通信傳輸。
而我國科學(xué)家在2011年10月25日，首次在海洋二號(hào)衛(wèi)星上進(jìn)行了星地激光鏈路試驗(yàn)，取得了圓滿成功。負(fù)責(zé)這一技術(shù)研發(fā)的哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬晶、譚立英團(tuán)隊(duì)在2015年獲得國家科技成果一等獎(jiǎng)。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
