大气激光通信

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　　大气激光通信是以激光为传输载体以大气为传输媒介的通信方式，与传统的通信方式相比较，激光通信具有保密性强、抗干扰能力强的突出优点，当战场受到电磁干扰或者电磁窃听时需要进人无线电静默状态，此时大气激光通信是一种有效的补充手段，对提高信息对抗能力有很大作用。

　　一个典型的大气激光通信系统包括一对双向通信机，每个通信机包括一个发射机和一个接收机。发射机目前一般由半导体激光器(LD)、LD驱动电路、发射天线等组成；接收机由接收天线、光电探测器和信号处理电路组成。下面对其关键技术逐一分析。

　　1.瞄准、捕获、跟踪(PAT)系统

　　PAT技术是大气激光通信的关键技术，它是一个光一机一电一体化的高精尖技术。PAT系统主要由四个部分组成，即光学天线伺服平台、误差检测处理器、信标信号产生器及信标光源和控制计算机。研制高精度、大范围和高动态响应的PAT系统成为目前大气激光通信的技术难点，同时也带来大气激光通信系统的高成本。

　　2.光学天线的收发技术

　　发射光学天线的发射角越大，接收光学天线的接收视场越大，瞄准、捕获、跟踪的难度就越小。但是发射视场和接收视场的设计需要考虑发射功率、探测灵敏度、通讯距离等相关因素。因此优化光学天线的收发技术对简化通信系统起到重要作用。

　　3.LD恒温驱动技术

　　LD是一种阈值器件，LD的阈值会随其温度变化，例如A1GaAs—LD，当温度从20~C上升到80~C时，它的阈值增大了1．46倍。如果LD的温度上升后，驱动电流保持不变，输出功率就会下降，如果电流下降到非线性区域时，输出波形会发生失真。而设备使用环境温度范围一般为一40℃一+55℃。因此为保证LD正常工作，需要有高效率的温控系统。

　　4.光调制技术

　　根据调制与光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两大类。直接调制仅适用于半导体光源(LD和LED)，这种方法是把要传送的信息转变为电流信号注人LD或LED，从而获得相应的光信号，是电源调制方法。间接调制是利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制。这种调制方式既适用于半导体激光器也适用于其它类型的激光器。直接调制具有简单、经济、容易实现等优点，是激光通信中常采用的调制方式。直接调制还可以采用强度调制和编码调制等不同方式，根据通信系统的需要可以选择不同的调制方式，以满足对传输环境、传输速率、系统成本的要求。

　　5.激光探测技术

　　目前激光探测体制中主要有二极管阵列型、CCD成像型和相干识别型。其中二极管阵列型又可分为拦截探测型和散射探测型两种。激光通信中需要很高的响应速度、探测灵敏度和抗干扰能力，根据通信系统的需要可以选择不同的探测体制。

　　与目前广泛使用的无线电通信方式相比，大气激光通信具有以下特点。

　　1.传输保密性好

　　由于激光传输的发散角很小，为毫弧度量级，所以激光通信基本上是点对点通信，对方只有在光斑范围内才能接收到信号，因而难以被截获和干扰。

　　2.安装使用方便

　　大气激光通信属于无线通信，不需要架设线路，只要通信的两个节点之间能够直视，就能够通信。而且与微波天线相比，大气激光通信的设备结构简单。激光通信系统的天线是光学望远镜，与功能类似的微波天线相比，微波天线的直径达几十米、重达几十吨甚至上百吨，而激光天线的直径只有几十厘米、重量仅几公斤。

　　3.信息容量大

　　激光光波作为信息载体可传输高达l0Gb／s的数据码率，甚至更高，这是传统通信手段所不能比拟的。

　　4.抗电磁干扰能力强

　　激光的频率极高，普通电磁干扰的方法无法对其进行破坏；同时激光也不会对其它电子设备造成干扰。