自由空间光通信技术的发展
自由空间激光通信技术综述
自由空间激光通信技术综述自由空间激光通信技术综述高雪松张晓娜来源：光波通信自由空间激光通信技术综述空间激光通信系统是指以激光光波作为载波，大气作为传输介质的光通信系统。
自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优势，既具有大通信容量、高速传输的优势，又不需要铺设光纤，因此各技术强国在空间激光通信领域投入大量人力物力，并取得了专门大进展。
传输原理大气传输激光通信系统是由两台激光通信机组成的通信系统，它们彼此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。
图中系统可传递语音和进行运算机间数据通信。
受调制的信号通过功率驱动电路使激光器发光，从而使载有语音信号的激光通过光学天线发射出去。
另一端的激光通信机通过光学天线将搜集到的光信号聚到光电探测器上，然后将这一光信号转换成电信号，再将信号放大，用阈值探测方式检出有效信号，再通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，进行运算机间通信，这相当于一个数字通信系统。
它由运算机、接口电路、调制解调器、大气传输信道等几部份组成。
接口电路将运算机与调制解调器连接起来，使二者能同步、和谐工作；调制器把二进制脉冲变换成或调制成适宜在信道上传输的波形，其目的是在不改变传输结果的条件下，尽可能减少激光器的发射总功率；解调是调制的逆进程，把接收到的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号将其送到接口电路；同步系统是数字通信系统中的重要组成部份之一，其作用是使通信系统的收、发端有统一的时刻标准，步伐一致。
图1激光通信原理图关键技术分析高功率激光器的选择激光器用于产生激光信号，并形成光束射向空间。
激光器的好坏直接阻碍通信质量及通信距离，对系统整体性能阻碍专门大，因此对它的选择十分重要。
空间光通信具有传输距离长，空间损耗大的特点，因此要求光发射系统中的激光器输出功率大，调制速度高。
无线光通信技术的发展
浅谈无线光通信技术的发展摘要：现如今，人们的生活伴随着信息化的发展而日新月异，在光通信方面，人们对传输的速度的要求愈来愈高，高速率数据的使用量更是在大幅度的增加。
正是由于光纤通讯的这一特点，使之成为了广域通信网中的中坚力量。
在当今社会的广域通信网络中，约八成以上的信息是通过光纤通信来传递的。
从这些信息来看，光纤通信百利而无一害。
但是凡事有利必有弊，从光纤网络到用户之间的门户地区，假如架设光缆将产生巨大的浪费且费时费力。
那该如何是好呢？笔者将通过无线光纤通信技术的实施来解决这个问题。
关键词：fso技术；光纤；成本节约光通信分为有限光通信和无线光通信两种，有线光通信即光纤通信，已经成为广域网，城域网的主要传输方式之一。
无线光通信又称为自由空间光通信。
（fsofreespaceopticalcommunication）。
fso技术以激光为载体，用点对点或者点对多点的方式来实现连接。
一、无线光通信的简介。
光通信的出现其实比无线电通信还要早一些。
波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年。
但是已发明电话而著名的，家喻户晓的贝尔，在1876年发明电话之后，就想到了利用光来通电话的问题。
1880年，他利用太阳光作为光源，用硒晶体（为一种链状自然金属单质矿物、三方晶系，空间群为93.21，晶体沿z轴延长呈针状、柱状、灰色、条痕红色，解理平行三组完全，晶体易弯曲，具挠性。
莫氏硬度2.25～3。
密度4.8克/立方厘米，为硒化物的风化产物，由硒铅矿变来，常与褐铁矿共生。
）作为光的接收器件，成功的完成了光电话的试验。
而通话的最长距离已经达到了213米。
在笔者看来，在贝尔毕生的发明中，光电话应该当之无愧为最伟大的发明。
无线光通信的系统组成可如图所示如图可以看出，一个无线光通信系统包括三个基本的组成部分，发射机，信道和接收机。
fso系统的传播介质是大气，它是凭借大气进行光的信号传播。
所以，只要在发射机和接收机之间存在足够的光发射功率，并且存在无遮挡的视距路径，就可以完成fso的通信了。
自由空间光通信技术的发展现状与未来趋势
摘 要 自 由 空 间 光通 信 （ ｒｅＳ ａｅＯｐｉ ｌ ｏｕ ｉ ｉ ， Ｆ ｅ－ｐ ｃ ｔ ａ Ｃ ｌｍｎａ ｏ 简称 Ｆ Ｏ） 一 种 通 过 激 光 在 大 气 信 道 中 实现 点 对 点 、 对 ｃ ｔｎ Ｓ 是 点 。
多 点 或 多点 对 多 点 间 语 音 、 据 、 像 信 息 的双 向 通 信 技 术 ， 绍 了 自由 空 间 光 通 信 的 国 内外 研 究 现 状 ， 析 了应 用 现 状 和 数 图 介 分 未来发展趋 势。 关 键 词 ： 由空 间 ； 通 信 技 术 ； 状 ； 势 自 光 现 趋
加 ， 么 封 装 在 一 起 的 整 个 Ｆ Ｏ 系统 终 端 都 需 要 被 新 的终 那 Ｓ
统 技 术 的不 断完 善 和 成 熟 ， 纤 通 信 在 ２ 光 Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代 掀 起 端 取 代 ， 装 新 设 备 的 过 程 需 要 再 次 对 准 ， 安 整个 升 级 过 程 所 给人 们 带 来 巨 大 的损 失 。 了 热 潮 ， 由空 间 光 通 信 一 度 陷 入 低 谷 。 然 而 ， 着 骨 干 网 需 要 的 时 间很 长 ， 自 随 的 基 本 建 成 以及 最 后 一 公 里 问 题 的 出 现 ， 以及 近 年 来 大 功
划 ４ 内 在 全 美 建 设 １０个 Ｆ Ｏ 城 市 网 络 。而 Ａｉ ｉｅ 公 年 ０ Ｓ ｒｂｒ ｆ
光学中的自由空间光学通信技术研究
光学中的自由空间光学通信技术研究自由空间光学通信技术是一种高速，高效的光通信方式，在现代通信技术中得到了广泛的应用。
光学通信是一种基于光传输信息的通信方式，与传统的有线通信相比，光学通信具有带宽高、传输距离远、抗干扰能力增强等优点。
自由空间光学通信技术是一种利用自由空间传输光信号的通信方式，可满足长距离高速通信需求。
在这篇文章中，我将讨论这种先进通信技术的研究，以及它在未来通信产业中的前景。
自由空间光学通信技术的基本原理自由空间光学通信技术使用光作为介质，将信息通过光信号进行传输。
原理非常简单：发射器将信息转化为光信号，通过自由空间将其传输到接收器，最终将其翻译为数字或模拟信号。
在这个过程中，光波必须维持一定的聚焦，保证它能沿着直线传播。
然而，自由空间光学通信技术仍面临许多困难。
自由空间通信受到环境影响较大，如气象和大气扰动，都会对通信质量造成影响。
由于光波传播方向很容易被干扰，可靠性和稳定性更是必不可少的。
如何在不受影响的情况下快速传输信息，这也是目前研究重点。
自由空间光学通信技术的研究进展为了提高自由空间光学通信技术的传输质量和稳定性，研究人员一直在努力。
目前这方面的研究主要集中在以下三个方面：1. 多波长技术：多波长技术是目前最主要的技术之一。
传统的光信号由于存在“干涉”的现象，会产生频谱峰。
多波长技术利用不同的波长进行光传输，在接收端经由某种算法恢复信息，从而大大提高了数据传输的速度和可靠性。
2. 相干检测技术：相干检测技术是解决自由空间光学通信技术的一个重要问题。
相干检测技术可以提高光信号的检测精度，从而避免误码率的生成，提高传输效率。
3. 相位调制技术：相位调制技术是改善光信号质量的另一种方法。
它可以在光信号被发射前进行相位调制，并在接收端进行恢复。
这种技术可以减小传输过程中的失真，并提高光的传输效率。
未来展望在未来，自由空间光学通信技术将会在各个领域得到广泛应用。
自由空间光学通信技术的高速传输和高效性使其成为通信产业的首选。
自由空间光通信的发展将带宽移出了埋光纤的壕沟……FSO新一代接入网技术
Ｌ ｇ ｔ ｏｎｅ － ｉｈ Ｐ ｉ ｔ ：ｐ ｐ是 最好的 ！
一
Ｍｅｒｌ Ｌ ｎ ｈ Ｓ ｒ ｉ ｙ ｃ ：Ｆ Ｏ赢科 有望 ｌ
ＭｅｒｌＬ 新近 的一份 关 于Ｆ Ｏ［ 报告将 其低成 本 和 ｒｉ ｙｉ ｔ ｌ ｒ ｃ Ｓ ｉ ｛ Ｊ
向避 开 网状 和 点至 多 （ＭＰＪ Ｐ 技术 ， 来 圣地 亚哥 的
经历了 个 寒冬 。 资商们 期 望 Ｆ Ｏ技 术会 实 现提 供 “ 后 投 Ｓ 最 英里 服 务的 关键 同时 使运营 商们 也可 允分 利用 其原有 的地 ！
下资源
些 征象 已经说 明 Ｔ ｒｂ ａ 的客户 虽然 使用 其 技 术 服 磬鲐 历 ｅａ ｅｍ 不 长 ，但 看来 信心 十足 。
维普资讯
维普资讯
Ａ ｒ ｉ ｅ ：掌舵 自如 ｉＦ ｂ ｒ
Ａ ｒ ｉｅ 的 Ｃ Ｏ Ｊ Ｄ ｎ］兑 『 ｉＦ ｂ ｒ Ｅ ｉ ｍ ｕ ［ 他１பைடு நூலகம்使用 的是 ＡＴ 而 非 Ｊ Ｍ
Ｉ。里 先在 亚洲 欧洲 和其它 地方 的楹 本试验 以后 已将 其商 用 Ｉ 网状 系统 送到 世界 各地 用户 的手 中了。对 ｐ Ｐ一事 Ｄ ｌｎ ｔ Ｄ
这是 Ｇ ｕ ｎ无不 揶揄 的一 句话 ｈ ｍａ 另外一 方 面 网状 系 统 的 提供 商 却 挫有 像 Ｐ—Ｐ提 供 商 如
不得 在屋 顶多 加那 么Ｊ ｆ 盒 子 ． Ｌ ｉ 自然 也不 会省钱 判哪 里古 。 ”
花 上 Ｊ．００ Ｌ Ｆ Ｏ系统 ． ８ ０ 美 在 Ｓ 同样 的固 定无 线接 ＾价格标 价 为３ ，０ 美 元， 同短距 Ｆ Ｏ 人受 天 的十扰 概率 也较 小 ０ ００ 而 Ｓ接 在一 个先进 的服 务市 场 上 得 失攸 关的是 ， 任何 一项 技 术
自由空间光通信技术简介
必不可少的。
ｌ３ －捕获 、 瞄准和跟踪分系统 捕获 、 瞄准 、 跟踪分系统是空间光通信 系统 中非 常重要的分系统之 也是空间光通信的难点 、 重点。激光空 间通信 与微波等无线通信方 式 不同， 是近似的点对点通信 ， 所以发送光必须准确地 到达接收机探测 器上 。 用调整发送的激光瞄准一个特定方 向的过程称之为对准 ， 确定入 射光到达 目标方向的接收过程称之为捕获 ，调整整个通信 过程 中对准 和捕获的动态变化过程称 之为跟踪 。 在进行空间激光通信时 ， 要尽量减 少信道 中的衰减和干扰 因素的影响 ，同时要求通信具有较高 的传输码 率和较高的保密性 能。 ２空 间光 通 信 系统 的 关 键 技 术 ． ２ 光信 号的发射 与接收技术 ． １ ２１１高功 率 激 光 器 技 术 ．． 自由空间光通信 系统对激光器 的要求远高于光纤 通信 ， 主要有 以 下三个要 求： ） （ 波长必 须满足空 间传输 的低损耗 窗 口， 大气通 信的 １ 如 ８ ０ ｍ、８０ ｍ和 １０ ｎ ２ｎ ２６ｎ ６ ０ ｍ波长区。大多采用半导体激光器或 Ｌ Ｄ泵浦 的 Ｎ ：Ａ ｄ Ｇ固体激光器作为信号光和信标光光 源； ） Ｙ （ 高功率激光器 ， ２ 由 于空间光通信 的传输距离一般都 比较远 ，因此传输 过程中存在严重的 损耗， 如卫星激光通信的发射和接收信号能量一般 相差 ９个数量级 ， 所 以在两点 间建立可靠的低误码通信线路 ，必须具有 功率足够大的激光 器。其中利用光纤 放大器也是一个解决方法；３ 窄光束 ， （） 现有系统一般 对 于光束的要求 １ｐａ 所以高功率的 Ｌ ０ ￣ ｄ， ｒ Ｄ必须 以衍射极限光束输出。 ２１ ．． ２发射机激光 器超高速率调制技术 目前各 国空间激光通信实 验的码率都在 １ ／ 以上 ，而且在不 断 Ｇｂｓ
自由空间光通信系统的设计与性能分析
自由空间光通信系统的设计与性能分析自由空间光通信系统是一种基于激光光源和探测器的无线通信技术，利用光信号进行数据传输。
相比传统的无线通信系统，自由空间光通信系统具有更大的频率带宽、更高的传输速率和更低的信道损耗。
本文将介绍自由空间光通信系统的设计原理和关键技术，并对其性能进行分析。
自由空间光通信系统的设计基于光的传输特性和无线通信的需求。
首先，需要选择合适的激光光源和探测器。
激光光源一般采用氮化镓发光二极管或半导体激光二极管，具有窄的光谱宽度和高功率输出。
探测器可以选择光电二极管或光探测器，用于接收传输光信号。
其次，自由空间光通信系统需要设计合适的光传输路径。
光传输路径的设计需要考虑环境中的障碍物、光强衰减和散射等因素。
合理选择传输路径可以减小信号传输的损失，并提高系统的可靠性和抗干扰性。
在自由空间光通信系统中，光的传输可以采用点对点传输或者多点传输。
点对点传输适用于两个地点之间的直接通信，而多点传输适用于多个地点之间的通信。
多点传输可以采用星型结构或者网状结构来实现。
星型结构中，一个中心节点与多个终端节点之间建立通信连接；网状结构中，所有终端节点之间可以直接通信。
自由空间光通信系统的性能分析主要涉及传输速率、传输距离和误码率等指标。
传输速率取决于激光器的调制速率和探测器的解调速率。
激光器的调制速率越高，传输速率越快。
探测器的解调速率越快，系统的传输速率也越高。
传输距离受到自由空间中的衰减和散射影响。
在设计传输路径时，需要考虑信号的衰减情况，选择合适的传输距离。
误码率是评估系统性能的重要指标，低误码率意味着更好的传输质量。
误码率受到噪声干扰和信号衰减的影响，可以通过增加激光功率和改进信号调制解调技术来降低误码率。
此外，自由空间光通信系统还需要考虑安全性和抗干扰性等方面的问题。
由于采用光信号进行传输，自由空间光通信系统具有更高的安全性，难以被窃听和干扰。
然而，自由空间光通信系统对大气条件、天气变化、其他光源和障碍物的影响较为敏感。
下一代光通信技术的发展趋势 45页PPT文档
一、国内外光通信技术的发展现状
韩国
WDM技术的进展：
90年代中期：速率：10Gb/s╳10波道 距离：320km 2019年： 速率：1.6Tb/s╳10波道 距离：2000km
速率：42.8Gb/s╳40波道 距离：511km
基于波分的全光交叉技术，可重构型光分插复用器（ROADM）
一、国内外Leabharlann 通信技术的发展现状一、国内外光通信技术的发展现状
日本 1、日本国家信息与通信技术研究院：
实验室验证，160Gbit/s的高速光包交换
2、NTT：平面光波电路（PLC）滤波，核心网的光波
长路由器
3、NEC：光量子密码方式对通信系统的安全防范 4、KDDI实验室：全光信号处理
一、国内外光通信技术的发展现状
韩国 MOST：基础性研究 MOCIE：与产业相关的研究与开发 MIC：光通信系统的研究
四、光纤拉曼放大器的研究
光纤拉曼放大器原理：利用光纤中的受激拉曼散射现象。 受激拉曼散射现象： 经典理论： 量子理论
四、光纤拉曼放大器的研究
受激拉曼散射现象： 量子理论：入射光和介质分子相互作用时，光子吸收或发
射一个声子。 拉曼散射的光子可分为： 斯托克斯拉曼光子 反斯托克斯拉曼光子
hs hph has hph
2019年， u—Korea BCN：基础技术开发 ETRI：最大的IT研发机构
一、国内外光通信技术的发展现状
韩国
宽带接入网技术的进展：
2019年，ADSL： 2019年，VDSL： 2019年，VDSL： 2019年，FTTH
速率2Mb/s 速率20Mb/s 速率50Mb/s 速率100Mb/s
（3）单纵模激光器 波段：1.55μ m 速率：2.5-10Gb/s 距离：60-70km
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０ 年３ ０ ８ 月
自由空 间光通信技术的发展
马 明祥
（ 国防科 学技 术 大学光 电科 学与工程 学院 ，湖 南 长沙 摘 ４ ０７） １０ ３
பைடு நூலகம்
要 ： 自由空 间光 通信 （Ｓ ）又称 无 线光 通信 ，是 指 以激光 （ ）为载 波、 自由空 间为 ＦＯ ＭＨｚ
传输介 质 的一种通 信技 术。 文 中主要 介绍 了 自由空间光通 信 的优 势、特 点以及应 用价值 ，分 析 了 自由空 间光通 信 系统在 蓝绿激 光 水下通信 方面的 应用 。
收 稿 １ ：０ ７ ０ — ６ ３期 ２ ０ — ８ １
７ ６ 电子元 器 件 主用
２０ ． Ｗ ． ｄ． ０ ８ Ｗ Ｗｅ ａ ｎ ３ ｃ ｃ
维普资讯
第２ ８ 第 ３ １卷 年３ ０ ｏ 月期 ０
挺蕊
Ｖ１Ｏ ｏ ０１ Ｎ． ． ３
Ｍａ＂ ｏ ８ ｌ ．２ ０
和实用 化半 导体 激光器 的诞 生为 光纤通 信 的实 际
应用 打开 了大 门 ． 目前 光纤 通信 被认 为是 地 面有 线通信 最有 发展潜 力的重要 通信手 段 。 但 是 ．由于 无线通 信需求 的增长 和大 气 光通 信 技 术 的突 破 ，再 加 上 卫 星 激 光 通 信 的 快 速 发
（） 自动 跟踪 和 准 瞄技 术取 得 较大 进 展 ，基 ６
本上 已能满足Ｆ Ｏ系统 的要求 。 Ｓ
这 些新 的突 破都 为 自由空 间光通 信技 术 的发
窗 口的激光通 信 曾掀起 了世界性 的研 究热 潮 ，这
时的研 究也 主要集 中在 地面大气 的传输方 面 。然 而 ，由于 当时 诸多 客观 因素 ，特 别是 大气 衰减 和 大气湍 流 的不 利影 响 ，限制 了大气 中 自由空 间光 通信技 术 的发展 和实 际应用 。与大气 激 光通 信技
术基本 同时起步 的是光 纤通信 ，低 损耗 光纤 波 导
展 与应 用提供 了坚强 的技术 保障 。
１ 自 由空 间光 通 信 技 术
自由 空 间光 通 信 （ 简称 Ｆ Ｏ Ｓ ）又 称 无 线 光 通 信 ，这是 一 种 以激光 （ ）为载 波 ，以 自由空 ＭＨｚ
间为传输 介 质的新 型通信 技术 。 自由空 间光 通信
语 音 、电视 、多媒 体 图像 的高 速双 向传输 。其 传 输 特点是 将 光束 以直线传 播 。和其 他无线 通信 相 比 ，该方 法 不需 要 频 率许 可 证 ，并 具 有频 带 宽 、 成 本低廉 、保 密性 好 、低 误码 率 、安装 快速 、抗 电磁干扰 、组 网方 便灵 活等优 点 。 根据 其使 用情 况 ， 自由空 间光 通信 可分 为点 对 点 、点对 多点 、环形 或 网格状通 信 等 。而从 光
通信 、星 际 （ 深空）光通 信 和水 下 光通 信 ，表 １ 所
手 段该技 术 的每兆 比特传输 费用则 更为经 济 。
列是对 自由空 间光通 信 的划 分 。
表 １ 自由空 间光 通信 的划 分
自由 大 气 层 光 通信 星地 ， 星机 ， 近地 ， …
３ 蓝 绿 激 光 水 下 通 信
远镜 ；而 在接 收机 中 ．望远 镜接 收光 信号 并将 它
聚 焦在光 电检 测器 中 ．再 由光 电检测 器将 光信 号
转 换成 电信号 。 Ｆ Ｏ可用于空 间及地 面间通 信 ．可进 行数 据 、 Ｓ
大气 中信息传输 特性 随机变化 的不利 影响 ： （）体 积 小 、重 量轻 、特性 好 的 收发 天 线 已 ３ 经研 制成功 ，安 装校 准仅需 几分钟 ，就 可 开通通 信链 ： （）有 限的调 制 宽带 内的信 号 压 缩编 码 技 术 ４ 能更大 容量地 传输 多路信号 ：
展 ．从９ 年代 开始 ．人们 又开始 重新 对 自由空间 ０
系统一般 包括 三个 基本部 分 ：发射 机 、信 道 和接 收 机 。在 点对 点传 输 的情 况 下 ，每 一端都 设 有光
发射机 和光 接收机 ，可以实 现全双 工 的通信 。 系
统所 用 的基本技 术是 光 电转 换 。光发 射机 的光 源 在 电信号 的调制 下 ，通 过作 为天线 的光学 望远 镜 将光 信号 通过 自由空 间传输 信道 传送 到接 收机 望
光通信 技术产 生 了浓厚兴 趣 。同时 激光 大气 通信
技术也在 以下方 面取得 了较大突 破 ：
（）激 光器 的发 射功 率 和光 电器件 探 测 灵敏 １ 度 的提 高已能满 足 １ ｍ以 内通 信 的需求 ； ５ｋ
（） 自适 应变 焦 光 学天 线技 术 ，已经 解 决 了 ２
关 键 词 ： 无 线 ； 自 由 空 间 光 通 信 ；水 下 通 信 ； 激 光 ； 蓝 绿 激 光
Ｏ 引 言
光通 信技 术经历 了大气 通信 和光 波导 （ 纤） 光
通 信两个 发展 阶段 。在 上世纪６ 年代 ，处 在 大气 ０
（）光 波窄 带 滤 波技 术 和光 源 稳频 技 术 的成 ５ 熟 ，提 高 了系统 的稳定 性和可靠 性 ：
维普资讯
第 ｌ卷 Ｏ
第３ 期
电手元 器 件 盔 用
Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ Ｄｅ ｉｅ Ａ ｐ ｉａｉｎ ｌ ｃｒ ｎ ｃＣ ｍｐ ｎ ｎ ＆ ｖｃ ｐ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖｏ ．Ｏ Ｎｏ３ １ ． １ Ｍａ ．２ ０ ｒ ０８
传播 的路 径或信 道来 看 ，光在 自由空 间 的传 播 介
质有 近 地 面 大气 层 、远离 地 面 的深 空 和水 三 种 ，
（）经济 性适 用性 强 ５
没有任 何设 计 、勘察 、工 程和 线路 费等 附加
费 用 ，较 其 他 （ 卫 星站 、短 波和 光 缆等 ）通 信 如
因此 ．根 据其传 输信 道特 征又 可分 为 ：大气 层 光