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1、目錄一概念1二系統(tǒng)構成1三自由空間光通信傳輸原理2四空間光通信系統(tǒng)的關鍵技術24.1光信號的發(fā)射與接收技術24.2光束的捕獲、跟蹤、瞄準技術（ＡＰＴ）34.3設備之間的傳輸技術34.4防輻照技術3五自由空間光通信研究重點45.1光源45.2發(fā)射和接收天線45.3大氣信道45.4組網及其他技術45.5保密通信5六自由空間光通信技術的應用56.1淺識FSO56.2FSO在國內外的發(fā)展及應用6七自由空間光通信技術的優(yōu)缺點87.1自由空間光通信技術的優(yōu)點87.2、FSO存在的主要問題9參考文獻10自由空間光通信技術的應用研究一概念自由空間光通信是一項利用激光為載波,在空間進行信
2、息和數據傳輸的技術。這種技術具有良好的通信特性,在信息高速發(fā)展的時代具有廣闊的發(fā)展前景。自由空間激光通信結合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點，既具有大通信容量、高速傳輸的優(yōu)點，又不需要鋪設光纖，因此各技術強國在空間激光通信領域投入大量人力物力，并取得了很大進展。二系統(tǒng)構成按照功能不同將空間光通信系統(tǒng)分為光源分系統(tǒng)，發(fā)射和接收分系統(tǒng)，瞄準、捕獲和跟蹤分系統(tǒng)三大模塊。1光源分系統(tǒng)在衛(wèi)星光通信中，通信光源至關重要。它直接影響天線的增益、探測器件的選擇、天線直徑、通信距離等參量，因此對光源子系統(tǒng)研究十分必要。目前應用于通信系統(tǒng)的激光器有半導體激光器、固體激光器等。半導體激光器可以產生
3、波長為１．０６μｍ的激光，這是大氣的一個低此外半導體激光器具損耗窗口，因而可以有效減少激光傳輸中的衰減。有體積小、轉換效率高、成本低并可直接調制的特點，故實際通信系統(tǒng)一般均采用半導體激光器作光源。2發(fā)射和接收分系統(tǒng)發(fā)射、接收分系統(tǒng)是衛(wèi)星光通信系統(tǒng)的關鍵子系統(tǒng)之一。光發(fā)射機大致可認為是光源、調制器和光學天線的級聯，而光接收機則可看成是解調器的級聯。調制的作用是將需要發(fā)射的信光學接收天線和探測器號調制到光載波上；探測、解調是通過光電轉換器件將光信號轉換為電信號。探測部分還包括濾波放大部分，該部分也是衛(wèi)星光通信系統(tǒng)中必不可少的。3捕獲、瞄準和跟蹤分系統(tǒng)捕獲、瞄準、跟蹤分系統(tǒng)是
4、空間光通信系統(tǒng)中非常重要的分系統(tǒng)之重點。激光空間通信與微波等無線通信方一，也是空間光通信的難點、式不同，是近似的點對點通信，所以發(fā)送光必須準確地到達接收機探測器上。用調整發(fā)送的激光瞄準一個特定方向的過程稱之為對準，確定入射光到達目標方向的接收過程稱之為捕獲，調整整個通信過程中對準和捕獲的動態(tài)變化過程稱之為跟蹤。在進行空間激光通信時，要盡量減少信道中的衰減和干擾因素的影響，同時要求通信具有較高的傳輸碼率和較高的保密性能。11三自由空間光通信傳輸原理大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺激光通信機構成的通信系統(tǒng)，它們相互向對方發(fā)射被調制的激光脈沖信號（聲音或數據），接收并解調來自對方
5、的激光脈沖信號，實現雙工通信。圖所示的是一臺激光通信機的原理框圖。圖中系統(tǒng)可傳遞語音和進行計算機間數據通信。受調制的信號通過功率驅動電路使激光器發(fā)光，從而使載有語音信號的激光通過光學天線發(fā)射出去。另一端的激光通信機通過光學天線將收集到的光信號聚到光電探測器上，然后將這一光信號轉換成電信號，再將信號放大，用閾值探測方法檢出有用信號，再經過解調電路濾去基頻分量和高頻分量，還原出語音信號，最后通過功放經耳機接收，完成語音通信。當開關K擲向下時，可傳遞數據，進行計算機間通信，這相當于一個數字通信系統(tǒng)。它由計算機、接口電路、調制解調器、大氣傳輸信道等幾部分組成。接口電路將計算機與
6、調制解調器連接起來，使兩者能同步、協(xié)調工作；調制器把二進制脈沖變換成或調制成適宜在信道上傳輸的波形，其目的是在不改變傳輸結果的條件下，盡量減少激光器的發(fā)射總功率；解調是調制的逆過程，把接收到的已調制信號進行反變換，恢復出原數字信號將其送到接口電路；同步系統(tǒng)是數字通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其作用是使通信系統(tǒng)的收、發(fā)端有統(tǒng)一的時間標準，步調一致。四空間光通信系統(tǒng)的關鍵技術4.1光信號的發(fā)射與接收技術4.1.1高功率激光器技術自由空間光通信系統(tǒng)對激光器的要求遠高于光纖通信，主要有以下三個要求：（１）波長必須滿足空間傳輸的低損耗窗口，如大氣通信的８２０ｎｍ、２８６０ｎｍ和１
7、６００ｎｍ波長區(qū)。大多采用半導體激光器或ＬＤ泵浦的Ｎｄ∶ＹＡＧ固體激光器為信號光和信標光光源；（２）高功率激光器，由于空間光通信的傳輸距離一般都比較遠，因此傳輸過程中存在嚴重的損耗，如衛(wèi)星激光通信的發(fā)射和接收信號能量一般相差９個數量級，所以在兩點間建立可靠的低誤碼通信線路，必須具有功率足夠大的激光器。其中利用光纖放大器也是一個解決方法；（３）窄光束，現有系統(tǒng)一般對于光束的要求１０μｒａｄ，所以高功率的ＬＤ必須以衍射極限光束輸出。4．1．2發(fā)射機激光器超高速率調制技術目前各國空間激光通信實驗的碼率都在１Ｇｂ／ｓ以上，而且在不斷提高，為了增大
