激光通讯技术及应用.doc

激光通讯技术及应用 作者： 日期：2 激光通讯技术及应用 于海洋（09物理学，200901071569）摘 要：20世纪以来，激光是继原子能、计算机、半导体之后的又一重大科技发明。在有充分的理论准备和生产实践需要的背景下，激光技术应运而生。它一问世就获得了异乎寻常的快速发展。激光在现代通信领域有着广泛的应用。它在扩大通信容量，缓和通信频段拥挤，提高通信安全等方面都发挥着极为重要的作用。关键词：激光技术 现代通讯 激光通信 光子晶体 能量衰减0 引言用光传递信息，在今天十分普遍。比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式，都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方，就不能用普通光，而只能动用激光。1 如何传递激光我们知道，电是可以沿着铜线输送的，但光是不能沿着普通金属线输送的。为此，科学家们研制出来一种能够传输光的细丝，叫作光导纤维，简称光纤。光纤是用特种玻璃材料制成的，直径比人的头发丝还要细，通常为50150 微米，而且非常柔软。 qN $t_ ;mkkaW,D* 实际上，光纤的内芯是高折射率的透明光学玻璃，而外面的包皮层则是用低折射率的玻璃或塑料制成。这样的结构，一方面能使光沿着内芯折射前进，就像水在自来水管里往前流动，电在导线中往前传输一样，即使千绕百折也没有什么影响。另一方面，低折射率的包皮层又能阻止光外泄，就像水管不会渗水，电线的绝缘层不会导电一样。 ,pi# R4m D 光导纤维的出现解决了传递光的途径，但并不是说有了它就可以把任何光都能传送到很远很远的地方去。只有亮度高、颜色纯、方向性好的激光，才是传递信息最理想的光源，它从光纤的一端输入后，几乎没有什么损失又从另一端输出。因此，光通信实质上就是激光通信，它具有容量大、质量高、材料来源广、保密性强、经久耐用等优点，被科学家们誉为通信领域的一场革命，是技术革命中最辉煌的成果之一。 n HseA xNVv42 2 激光通信先进在哪里激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢？当我们平时打电话时，讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话，如果另外串进来一路电话，正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话，就等于20个人同时讲话，那就根本无法通话了。为了解决这个问题，就必须采用载波等方法，使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300400赫，而在一对电话线上最高频率只有1500千赫，所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然，这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。3 激光通信通信两个重要的发展阶段CO2气体激光器是比较符合要求的早期通信用光源，其输出激光波长为10.6m，在大气通行当中，信道传输的低损耗窗口要求的标准波长是10.6m。早期的激光大气通信所用光源还包括YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等等。其中的早期激光大气通信曾经掀起了全球性的研究浪潮，大量的人力、财力和物力在这个阶段投入了进去，对激光大气通信进行了广泛的研究开发。但是这项研究只有少数的经济和技术力量雄厚的发达国家才能够承担得起。光纤波导通信技术大约与激光大气通信技术的研究工作同步展开，从而在技术上形成了激光无线通信和激光有线通信两种通信方式，这两种通信技术与传统通信技术大不相同。4 新材料为激光通信技术的发展带来了机遇。近年来，随着科学技术发展的日新月异，新的激光材料正为激光通信事业的发展的注入活力，包括Ce：LiSAF、Ce：LiuF紫外可调谐晶体、超晶格非线性光学晶体、KBBF深紫外非线性光学晶体等在内的新激光材料正以前所未有的速度问世。在晶体光电子器件中发展势头最猛的要属光子晶体激光器。以人工晶体为基础材料的全固态激光器的发展趋势是研究出集高功率、多波长、宽调谐、长寿命、高稳定性于一体的全固态激光器。除此之外，在新结构方面最引人瞩目的是量子点激光器和微腔半导体激光器，前者虽然处于研究阶段，但是研究潜力大且体积小、冷却要求低；后者的主要用途就是以光源的形式应用在孤子通信系统之上。纵观整个激光通信系统的发展，世界范围内通信市场的萎靡不振也让激光通信经历了考验，遭遇了很多的苦难，当然也面临着许多的机遇。5 激光通信有两个主要的研究和发展方向第一是实现激光通信技术的实用化，第二是积极研发高功率光纤激光器。目前的高功率光纤激光器的连续输出光功率已经相当惊人，据资料显示现在已经在千万量级上，光功率密度可达数百MW/cm2。高功率光纤激光器的研制已经成为一个国家技术实力的代表之一，因而关于高功率光纤激光器的研制项目也纷纷上马，它的实用化的技术研究更是抢占激光技术的制高点的关键所在，所以国内各有关单位正在紧锣密鼓地研制相关的技术。路漫漫其修远兮，高功率光纤激光器实现产业化和商品化的道路还非常漫长，这其中还有许多关键技术需要解决。今后高功率光纤激光器的主要发展方向为：(1)提升高功率光纤激光器的性能；(2)采用各种增益介质(如光子晶体光纤等)和各种形状，以输出各种波长激光；(3)将其应用到光孤子通信和空间光通信领域，实现远距离和无差错通信。不断成熟起来的地面通信系统，加上辅助工艺技术的快速发展，半导体激光通信系统将会取得长足的发展，并在可以预见的将来，成为实现卫星之间的通信的有效手段之一，因此，半导体激光通信系统将会成为构建外层空间通信网络的主力军。目前，就发射功率和探测灵敏度而言，完全能满足15千米以内的大气通信系统需求。在国外，半导体激光通信系统已经实现了部分的商品化，反观国内的情况则要稍微落后一些。总结：在通信发展的迫切需求与新兴业务的不断驱动下，高度重视、扎实从事开拓激光技术市场的时机已经来到，相信不久的将来，激光技术会为我们展现出一幅别样的美景参 考 文 献：1 詹玉书, 空间光通信的激光发射和接收技术及模拟实验J;半导体光电;1999年04期2 陈翠华;自由空间光通信中光电子器件的现状分析J;光电子技术与信息;2005年02期3 王海先;大气中激光通信技术J;红外与激光工程;2001年02期Laser communications technology and applicationsLiu ChunliAbstract: Since the 20th century, the laser is atomic energy, computers, semiconductors, after another major scientific and technological inventions. The context of adequate theoretical preparation and the requirement of production, laser technology came into being. It came on the unusually rapid development. The laser has been widely applied in the field of modern communications. Have played an extremely important role in the expansion of communications capacity to ease the crowded communication bands, and communications security.Keywords: laser technology, modern communications Laser communication photonic crystal energy attenuationseveral group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for measurement, General in iron angl