顧欣++陳燕翔++陳健

摘 要目前自由空間通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，其是一種以激光束為傳播信號(hào)，大氣為傳播介質(zhì)的新型通信技術(shù)。隨著社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，空間光通信技術(shù)也取得了突破性的進(jìn)展，成為現(xiàn)代社會(huì)信息交流的基礎(chǔ)。本文通過對(duì)空間光通信技術(shù)的概述以及在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)空間光通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討。

【關(guān)鍵詞】空間光通信技術(shù) 關(guān)鍵技術(shù) 天線技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)空間通信技術(shù)的研究也愈加深入，目前空間技術(shù)中的大功率軌道運(yùn)載技術(shù)以及大容量衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，促進(jìn)了空間光通信技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾室笥忻黠@提升，因此對(duì)空間通信技術(shù)的要求也高，空間光通信技術(shù)能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展的需求，有效的提高通信數(shù)據(jù)的傳輸率，廣泛的引用在保密通信、局域網(wǎng)互聯(lián)、城域網(wǎng)擴(kuò)展等領(lǐng)域，為現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展提供可靠高效的技術(shù)保障。

1 空間光通信技術(shù)概述

傳統(tǒng)的空間通信技術(shù)的載體是微波，但是這種技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，隨著通信技術(shù)的研究發(fā)展，空間通信技術(shù)逐漸發(fā)展到以激光為載波、大氣為傳輸介質(zhì)的光通信技術(shù)，作為一種新型的寬帶通信技術(shù)，這種技術(shù)一方面繼承了微波通信的優(yōu)勢(shì)，另一方面還增加了光纖通信的特點(diǎn)，其基本的原理是激光傳輸技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。該技術(shù)在進(jìn)行兩點(diǎn)傳輸時(shí)，發(fā)射端和接收端設(shè)置有高靈敏度的激光的發(fā)生器和接收器，以及配備光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，發(fā)射端將電信號(hào)調(diào)制為光信號(hào)發(fā)出后，是以直線傳播的方式穿過自由空間到達(dá)接收端，其中光學(xué)望遠(yuǎn)鏡控制激光的發(fā)射方向和接收方向，接收端在接收到光信號(hào)后再調(diào)制為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙工通信?？臻g光通信的優(yōu)勢(shì)是通信容量大以及傳輸速度快，且成本低，安裝簡(jiǎn)便。

2 我國(guó)空間光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來(lái)，衛(wèi)星技術(shù)是我國(guó)進(jìn)行空間探測(cè)的重要手段，并提供相應(yīng)的技術(shù)保障，但是以微波為載體的空間技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足快速發(fā)展的社會(huì)需求。在發(fā)達(dá)國(guó)家空間光通信技術(shù)的研究已經(jīng)取得了極大進(jìn)展，但是在我國(guó)空間光通信技術(shù)還處于起步階段，因此只能借鑒國(guó)外先進(jìn)的研究結(jié)果。我國(guó)的光通信技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成就。在“十五”和“十一五”期間，我國(guó)首次成功的進(jìn)行了星地激光通信實(shí)驗(yàn)，以海洋二號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)為搭建平臺(tái)，這次實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著我國(guó)的衛(wèi)星光通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入空間試驗(yàn)階段。隨著連續(xù)波大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、空分復(fù)用技術(shù)、智能天線技術(shù)等的發(fā)展，光通信技術(shù)也不斷的拉長(zhǎng)傳輸距離，增大傳輸容量，提高了可靠性，拓寬了適用范圍。在“九五”期間我國(guó)已經(jīng)開始基于激光大氣通信理論對(duì)空間光通信跟蹤技術(shù)進(jìn)行深入研究，并取得了一定成就。

3 空間光通信關(guān)鍵技術(shù)

3.1 原子探針層析技術(shù)

原子探針層析技術(shù)（APT）在空間光通信系統(tǒng)中負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)通信連接的功能，是當(dāng)前空間分辨率較高的分析測(cè)試技術(shù)，能夠分辨原子種類，并對(duì)其空間位置進(jìn)行直觀的重構(gòu)，比較真實(shí)的顯示出不同元素原子的三維空間分布。APT是應(yīng)用在空間光通信系統(tǒng)的服務(wù)器中，當(dāng)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)探測(cè)到信息時(shí)，APT服務(wù)器開始掃描通信鏈路，確認(rèn)信息雙方的位置，確認(rèn)后開始獲取信息，并鎖定通信目標(biāo)，隨后完成光通信連接。

3.2 天線技術(shù)

天線技術(shù)是采用收發(fā)一體的天線實(shí)現(xiàn)空間光通信系統(tǒng)中的雙向互逆功能，提升空間光通信的傳輸性能。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依靠天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)以及波束形成算法，在發(fā)射器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后傳輸?shù)桨l(fā)射天線后，天線技術(shù)利用波束形成算法計(jì)算發(fā)射功率，并發(fā)射出光束；接收天線對(duì)光束進(jìn)行接收，主要是利用信號(hào)在不同的傳播方向的差異性，將相同頻率、相同時(shí)隙的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，有效的降低了光信損失，使空間光通信更加穩(wěn)定可靠。

3.3 捕獲技術(shù)

捕獲技術(shù)是空間光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是能夠?qū)崿F(xiàn)通信的先決條件。主要原理是監(jiān)視和跟蹤目標(biāo)特定的光電，來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)捕捉。利用捕獲技術(shù)能夠捕捉空間點(diǎn)的運(yùn)行軌跡和具體位置，為實(shí)現(xiàn)空間光通信墊定基礎(chǔ)。

4 空間光通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

當(dāng)前空間光通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可行性，并在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，一定程度上推動(dòng)了現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，當(dāng)前面臨的主要問題是如何實(shí)現(xiàn)星際自由空間光通信。在信息高速增長(zhǎng)的現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境下，空間光通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是提升傳輸?shù)目煽啃浴⑻岣邆鬏斔俾室约皵U(kuò)展傳輸距離。隨著三網(wǎng)融合，現(xiàn)代通信的發(fā)展方向是數(shù)字化和智能化，因此我國(guó)要想在激烈競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)際背景下有所突破，就要實(shí)現(xiàn)空間光通信系統(tǒng)的智能化以及數(shù)字化。主要的研究方向如下：大氣信道的研究，大氣是對(duì)信號(hào)影響最大的干擾因素，會(huì)在接收端產(chǎn)生一定的信噪比，解決大氣信道干擾能夠提升空間光通信技術(shù)的通信速率和拓寬通信距離；傳輸可靠性的研究，主要是研究信號(hào)接收和信號(hào)源，需要激光器產(chǎn)生的信號(hào)具有光束窄、頻率高的特丹，因此對(duì)其功率以及穩(wěn)定性要進(jìn)行深入研究；保密性的研究，當(dāng)前自由空間光通信技術(shù)的通信信道是開放的，這樣會(huì)造成不法分子在不切斷光束的情況下竊取信息，因此要進(jìn)一步完善空間光通信技術(shù)的保密性和安全性。今后空間光通信技術(shù)將會(huì)在寬帶接入市場(chǎng)中成為主流，與微波通信技術(shù)互為補(bǔ)充，微波系統(tǒng)在大區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低速通信，空間光通信技術(shù)在小區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速通信，更加便利的為用戶提供可靠穩(wěn)定的服務(wù)，還能在惡劣環(huán)境下充當(dāng)備份通信服務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，空間光通信技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中逐漸發(fā)揮不可替代的作用，其發(fā)射率高、靈敏度高以及安全保密性良好的特點(diǎn)，可以滿足衛(wèi)星通信的需求，并與其他通信技術(shù)互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了光纖的告訴傳輸，并帶動(dòng)了三網(wǎng)融合的發(fā)展，促進(jìn)電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等信息化建設(shè)領(lǐng)域?？臻g光通信技術(shù)的發(fā)展空間廣闊，并會(huì)為我們生活帶來(lái)更多的便捷。

參考文獻(xiàn)

[1]易成林.自由空間光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007（09）：263-264.

[2]廖淑玲.空間相干光通信零差OPSK系統(tǒng)相位佑計(jì)研究[D].長(zhǎng)表理工大學(xué)，2011.

[3]吳從均，顏昌翔，高志良.空間激光通信發(fā)展概述[J].中國(guó)光學(xué)，2013（05）.

作者單位

1.中移（杭州）信息技術(shù)有限公司 浙江省杭州市 311100

2.浙江樹人大學(xué)（基礎(chǔ)部） 浙江省杭州市 310015