自由空間光通信是以激光作為信息載體，不需要任何有線信道為傳輸媒介的通信方式，可用于空間及地面間通信。 其傳輸特點是光束以直線傳播。
u~O9"-m !V Y0z)5),[U: 一項名為“1999科技預(yù)測”的報告稱，互聯(lián)網(wǎng)上的信息流量每100天就要翻一倍。另悉,英國電信監(jiān)管局日前最新公布數(shù)字顯示，目前英國每4秒鐘就售出 一部移動電話機(jī),由此不難窺見移動電話用戶市場也正在以迅猛勢頭發(fā)展起來。隨著通信信息量的增大,網(wǎng)絡(luò)愈發(fā)顯得擁擠了。因此,網(wǎng)絡(luò)帶寬資源匱乏成了當(dāng)今人 們談?wù)摰慕裹c。用什么方法能擴(kuò)充通信流量呢？目前最主要的通信傳輸手段有微波、
光纖等。
Nq lU? 8}M-b6R V 微波通信與有線通信相比，可節(jié)省大量有色金屬，并易于跨越復(fù)雜地形�！般灐毕到y(tǒng)便是基于微波的個人通信系統(tǒng)，但相對于光纖通信系統(tǒng)，微波通信的線路容 量又比較小。光纖通信雖然有大通信容量的優(yōu)勢，但需要鋪設(shè)光纜。怎樣將二者的優(yōu)勢進(jìn)行完美的結(jié)合呢？自由空間光通信技術(shù)由此應(yīng)運而生。
HNUpg Ni "?*B2*|}` 自由光通信綜合了微波通信和光纖通信的優(yōu)點
L`2(u!i J rF^H\U:w 微波通信是本世紀(jì)50年代開始實際應(yīng)用的一種先進(jìn)通信技術(shù)。由于它建設(shè)速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，通信可靠，維護(hù)方便，費用相對較低，與有線通信相比可節(jié)省大量 有色金屬并易于跨越復(fù)雜地形等特點，目前已迅速發(fā)展成為現(xiàn)代化通信的一種重要傳輸手段。微波通信可以較靈活地組成點、線結(jié)合的通信網(wǎng)，使一些海島、山區(qū)、 農(nóng)村的用戶較方便地利用干線進(jìn)行信息交換。但與光纖通信相比，其最大的缺點就是頻帶窄，碼率低。
"xI 70c{ }H Ct=W` 光纖通信系統(tǒng)的線路容量比微波系統(tǒng)大，不易受外界干擾，但其缺陷是必須有安裝光纜用的公用通道，當(dāng)遇到惡劣地形條件時，這種要求會給施工帶來很大的困難，而且建設(shè)周期長，費用高。
;S_Imf0$v yac4\%ze 自由光通信結(jié)合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點，既具有大通信容量的優(yōu)點,但又不需要鋪設(shè)光纖,自由光通信在空間中傳播要受到天氣的影響，而在太空中傳播則不存在這個問題，可以認(rèn)為太空是自由光通信充分展示其優(yōu)勢和魅力的舞臺。
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Hn “銥”系統(tǒng)體系的提出為我們勾畫出了依靠衛(wèi)星通信系 統(tǒng)就可讓人們享受到聯(lián)絡(luò)全球的個人通信服務(wù)的美妙前景。而“銥”系統(tǒng)是基于微波的個人全球通信系統(tǒng)。目前地面上以光纖為基礎(chǔ)的“信息高速公路”通信系統(tǒng)的 帶寬比較寬。而衛(wèi)星之間無法鋪設(shè)光纖，目前只能以微波進(jìn)行通信。微波的物理特性決定了它不可能達(dá)到像地面的光纖通信一樣的帶寬。這樣就造成地面的通信“通 道”比較寬，而上天之后的“通道”比較窄，地面與衛(wèi)星聯(lián)通時就出現(xiàn)了瓶頸。因此，如何拓寬星間鏈路是解決問題的關(guān)鍵。
y& n-8L_ $ x~U&a 一種解決方法是多發(fā)射衛(wèi)星，然而空間資源有限，發(fā)射衛(wèi)星要受到一定的限制。衛(wèi)星間又不可能用光纜連接，必須是無線通信。所以發(fā)展自由光通信成了當(dāng)務(wù)之急。
V3S" L J i,h)V Cc 衛(wèi)星間通信——激光和微波孰優(yōu)孰劣
7_9^nDU qdPmTaak 早在80年代末衛(wèi)星間使用激光或微波通信就開始了大辯論。支持衛(wèi)星間使用激光通信的一派根據(jù)
光學(xué)基本原理充分闡述衛(wèi)星光通信高碼率、大通信容量的優(yōu)點， 而反對者則強(qiáng)調(diào)微波通信的可靠性。光通信之所以能達(dá)到高碼率大通信容量，關(guān)鍵原因在于其狹窄的發(fā)射光束（約十到幾十微弧度），而這又是接收端捕捉發(fā)射光束 的困難之處。因此瞄準(zhǔn)、捕捉、跟蹤（Pointing．Acquisition．Tracking）即PAT技術(shù)就成了衛(wèi)星光通信首先要解決的問題。隨著 各種解決PAT技術(shù)方案的提出，在1993年,衛(wèi)星通信兩派專家達(dá)成共識，衛(wèi)星間大容量通信的矛盾只能是通過發(fā)展衛(wèi)星光通信來解決。
d53Eu`QW? o[aP+O Md 將“光纖”鋪到天上去
$6l^::U M!`&Z9N 在各種PAT方案中,美國ThermoTrex研究所提出的采用原子濾光器的方案相當(dāng)引人矚目。該研究所認(rèn)為在接收端采用性能優(yōu)異的超窄帶寬的原子濾光 器，可以展寬視場角。通俗理解就是接收的門可以開得大些，這樣衛(wèi)星接收端就容易捕獲發(fā)射
激光束。由于原子濾光器對太陽背景輻射的強(qiáng)烈抑制作用，發(fā)射端的信 標(biāo)信號光不會淹沒在強(qiáng)烈的噪聲中，衛(wèi)星接收端就可以捕捉并跟蹤鎖定在另一顆衛(wèi)星的發(fā)射光束上。這個過程稱之為光鏈路建立，或通俗地認(rèn)為搭起了激光通信橋 梁，也可以形象地認(rèn)為兩個衛(wèi)星間鋪了“光纖”。之后便可以進(jìn)行高碼率的通信了。這種含有原子濾光器的PAT接收裝置,ThermoTrex研究所稱之為激 光無線電裝置。該項發(fā)明被1996年美國技術(shù)創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)獎評為航空航天類五項入圍技術(shù)之一，并引起商業(yè)通信公司的深切關(guān)注。
Od("tLIO}I j'uz js[ 衛(wèi)星間光通信將是實現(xiàn)未來全球個人通信的最佳方案
~ hxW3e iBPIj;, 現(xiàn)代通信正步入個人通信時代，要實現(xiàn)全球通信，依靠現(xiàn)有的衛(wèi)星微波中繼站，容量小，時延大。鋪設(shè)越洋光纖，成本高，根據(jù)國外分析家分析估算，每米每千兆 比特以12.5年壽命計算，為0.5美元,采用波分復(fù)用技術(shù)可達(dá)到0.05—0.03美元，而衛(wèi)星間光連接的成本為0.01—0.03美元每米每千兆比特 （以12.5年壽命推算),因此衛(wèi)星間光通信將是實現(xiàn)未來全球個人通信的最佳方案。目前已有很多大公司斥巨資于星間鏈接。可見，商家也看好光通信的未來。
M7fPaJKL Vl^p3 f[ 自由光通信在地面間通信也能發(fā)揮其獨特作用
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LC^c 我國在自由光通信領(lǐng)域的研究也取得了一定的進(jìn)展。北京大學(xué)電子學(xué)系自90年代就開始研究新型光通信器件——原子濾光器，其性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。早在 1993年北大就進(jìn)行了采用原子濾光器的自由空間光通信的研究，其實驗結(jié)果1993年已見科技論文報道。據(jù)悉，是采用原子濾光器空間光通信的世界上最早報 道。之后，在衛(wèi)星光通信領(lǐng)域的研究工作也不斷取得成果。
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