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大气激光通信系统 简 介 北京京宽网络科技有限公司 北京京宽网络科技有限公司 大气激光通信系统简介 一、引 言 大气激光通信技术即无纤光通信技术是近年来出现的一种新兴技术，其原理是载波光信 号通过大气作为传输信道完成点到点或点到多点的信息传输。该技术采用半导体激光器为光 源，所构成的通信系统为无线数字通信系统，主要用于固定点使用，也可用作应急抢通，其 潜在的应用领域是在数据网、电话网、微蜂网及微微蜂窝网的入网应急设备及不便敷设电缆 及光缆的近距离场合。大气激光通信设备具有无电磁干扰、组网机动灵活、安装维护方便、 通信可靠性高、必威体育官网网址性好、性能价格比优等优点，可传输多种速率的数据、话音、图像，具 有广阔的应用前景。随着技术的不断完善和新器件的不断出现，大气激光通信技术已成为当 今信息技术的一大热门技术，其作用和地位已能和光纤通信、微波通信相提并论，是构筑未 来世界范围通信网必不可少的一种技术。本文主要论述大气激光通信的基本原理、关键技术 及其发展现状和应用领域。 二、激光传输 大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互向对方发射被调 制的激光脉冲信号（声音或数据），接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现双工通信。 图1 所示的是一台激光通信机的原理框图。由图可见，本系统可传递语音以及进行计算机间 数据通信。受调制的信号通过功率驱动电路使激光器发光，这样载有语音信号的激光通过光 学天线发射出去。接收是另一端的激光通信机通过光学天线将收集到的光信号聚到光电探测 器上，将这一光信号转换成电信号，再将这一光信号放大，用阈值探测方法检出有用信号， 再经过解调电路滤去基频分量和高频分量，还原出语音信号，最后通过功放经耳机接收，完 成语音通信。当开关K 掷向下时，可传递数据，进行计算机间通信，这相当于一个数字通信 系统。它由计算机、接口电路、调制解调器、大气传输信道等几部分组成，其基本模式如图 1 中相关部分所示。 2 北京京宽网络科技有限公司 接口电路的作用是将计算机与调制解调器连接起来，使之能同步、协调工作。调制器的 作用是把二进制脉冲变换成或调制成适宜在信道上传输的波形通信使激光器发光，其目的是 在不改变传输结果的条件下，尽量减少激光器发射总功率。解调是调制的逆过程，它是把接 收的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号送到接口电路。同步系统是数字通信系统中 的重要组成部分之一，其作用是使通信系统的收、发端有统一的时间标准，使收端和发端步 调一致。 1．激光器 激光器用于产生激光信号，并形成光束射向空间。激光器的好坏直接影响通信质量及通 信距离，对系统整体性能的影响很大，因而对它的选择是非常重要的。建议采用大光腔GaAs －AlGaAs 激光器。该激光器具有体积小、重量轻、结构简单、抗震动、易调整、寿命长等 优点。 2 ．调制器和调制方式 调制就是把信号叠加到载波上。调制器是一种电光转换器，它是输出光束的某个参数（强 度、频率、相位、偏振等）随电信号变化，完成光的调制过程。调制方式有内调制和外调制 两种。把被信息信号调制了的电信号直接加到光源上 （或电源）上，使光源发出随信息信号 变化的光信号称为内调制。把调制元件 （如光电晶体等）放到光源之外，使被信息信号调制 了的电信号加到调制晶体上，当光束通过晶体后，其光束中的某个参数（强度、频率、相位、 偏振等）随电信号变化而变化，从而成为载有信息的光信号称为外调制。无论是外调制还是 内调制，每一种调制方法都有各种不同的调制形式，主要有脉冲调幅、脉冲调宽和脉冲调频。 此外直接调制还有脉码调制，外调制中有振幅调制、频率调制、脉码调制、偏振调制等。 3 ．光接收系统 光接收是把从远处传来的已被调制的光信号通过光学接收透镜汇聚、滤波器滤波、光电 3 北京京宽网络科技有限公司 探测器进行光电转换的过程。接收方法有直接检测接收和外差检测接收。直接检测接收是利 用光学系统和光电探测器把光学信号直接转换成电信号的过程，它是一种简单而实用的接收 方式，如砷化镓激光通信就是直接检测接收，缺点是灵敏度低，信噪比小。