对光通信技术应用的分析

2018-06-11侯亚萍

科学与财富 2018年12期

侯亚萍

摘要：光通信是无线通信的重要方式之一，更好的发展光通信就是更好的促进无线通信技术的发展，在光通信中使用多种前沿科技就成为促进光通信发展的重要手段。本文正是对光通信在发展历程中用到的前沿科学技术的介绍。首先，概论了光通信系统，重要有两种类型，导行和非导行。接下来主要对非导行光波系统进行介绍。然后，从光发射的运用设计、光接受的运用设计、光天线的运用设计、ATP的运用设计、控制的运用设计等多个方面来详细介绍光的通信科学技术的运用设计，各部分都是通信技术必不可少的因素，缺一不可。最后，总结了光通信在众多领域如军事、科学等方面的重要应用，潜力无限，前景不错。但国内技术还相对落后，要及时赶上的现状，鼓励我们大力发展光通信的前沿科技。

关键词：光通信通信科学技术运用设计前沿科学技术光波研究

1 引言

随着传统的有效通信技术在信息化社会面临的挑战和问题越来越多、越来越大，已经逐渐不适应时代发展的新需要，于是人们更多将目光转向无线通信技术，而无线通信中光通信技术近年发展迅速，应用领域广泛，为了更好的适应很多的情况、环境，需要大力运用新技术、前沿科技。首先，要明确光通信前沿技术的重要性，导行光波系统和非导行光波系统是光通信系统的两种主要类型，导行的光波通信系统主要运用于收信机和发信机的零误差精确点对点通信网络技术之中，已经广泛的应用于光通信技术的各个领域和层面，成为光通信技术工作中的前沿科技，得到足够的重视和关注，能够长久发展和广泛应用。而导行光波系统虽然是当前光波通信系统主要的通信方式，但是光束限定，应用面窄等缺点，使得较之非导行光波系统，其发展潜力小，目前还没有成为前沿科技。所以在本文中，我们将重点介绍非导行光波系统的组成、设计等内容。

2 非导行光波通信系统总论

非导行光波系统是光波通信系统的重要组成部分，是无线光通信技术的重要一环和前沿技术，发射的光束与微波的光束类似都能在空间范围内传播，但是与微波光束通信不同的是，非导行光波通信系统中的光束傳输传播方式是向前，能广泛运用于精确点对点通信。无线激光通信技术，即自由空间范围的激光通信技术，是非导行光波系统中的重要组成部分。传播过程中，并不用通过光纤、微波等波导介质来传输，是一种简单的直接的运用激光作为传播信息媒介在区域网络进行多种信息类型如语音信息、图像信息、数据信息等的快速传输。覆盖范围更广，从深空宇宙到星级宇宙的低轨道卫星、中轨道卫星、高轨道卫星还有同步轨道卫星，无一不在无线光通信网络的范围之内，是如今世界上一个重要的研究课题。

无线激光通信可以分为很多种类，有专点对专点光通信、专点对多点通信、环形通信、网络状通信等，这种分类主要是依据使用情况的不同，每种通信都在不同的领域发挥着重要作用，即可以单独使用一种通信方式，也可以将两种或两种之上的通信方式相互搭配，共同来完成通信任务。由于光这种物质具有一定的穿透能力，所以从高空的近地面大气到远地深空，和深水这广袤的范围之内，都可以找到光的自由空间传播媒介，所以，传输信息通道不同，可以将非导行光波系统分为对应的三种，大气激光通信技术、深空激光通信技术和水下激光通信技术。

3 光通信的应用设计方案

光通信技术指的是利用光作为传播媒介，在大气层远离地面的深空进行和水里进信息传输的通信方式。但是在无线光通信传输过程中，容易受到大气层的信息通道影响，无法继续进行信息传输，并且由于外力的作用，还会处于微小的运行状态。要想解决这个问题，必须要从光发射的运用设计、光接收的运用设计、光天线的运用设计、ATP的运用设计四个方面来进行应用设计。

3.1 光发射应用方案

光发射主要可以分为两大部分，一是电信号调制后输出，二是信标信号调制后完成输出。电信号在经过编码之后，调制信号光激光器驱动电器和信号光激光器，最后输出。而信标信号也是要经过编码这道工序，编码调制后，通过信标光激光器和信标光激光驱动电路，最后输出。

这两种设计都运用了编码，这说明电信号通信要根据现实情况的需要来进行编码工作，调制过程中常用到调制方式主要有开关键控制、数字脉冲控制、脉冲调制等，具体要用到哪种调制方式要根据实际情况才能决定。

激光器与温度关系密切，在使用激光器的过程中，由于斜率常伴随着温度的升高而逐渐减少，所以常用到制冷器来解决激光器的发热，并且用电阻来监测机器的在工作中的温度，从而控制制冷器下一步该做什么。

3.2 光接收的应用方案

在光发射之后，如何成功接收的问题摆在眼前，这是无线光通信技术的第二步，也是其中重要的一环。光接收通信系统的子系统有光检测器系统，驱动电路系统、时钟提取器系统等，在光的信息通道上运用窄带机器，可有效抑制噪声的干扰。在对电信号进行处理之后，二极管将光信号变成电信号，同时进行信号的提取工作，利用线路调解信号，恢复原本的信号。

同时，光接收过程中，要注意时钟提取部分，系统能否有序正常工作与性能的好坏有关。当受到大气层空气等因素干扰时，要迅速进入同步状态来提高增强系统性能。这也是之后开展工作的基础和前提。

3.3 光天线的应用方案

电视接收需要天线，光接受也需要有光天线，不同的是，电视的天线是线，而光天线是由透镜或反射镜构成的，利用光的反射和折射两个物理性质来工作的系统，与光通信工作的好坏紧密相连。种类多样，常见的有开普勒式光天线、伽利略式光天线，还有牛顿式光天线。

在光天线实际运用中，携带方便，使用范围广、实用性强、成本低、取材方便成为考虑的主要因素，伽利略式光天线正是这样一款光天线，在实际的光接收工作中发挥着巨大作用。

3.4ATP的应用方案

无线光通信过程中，最复杂的环节当数ATP的运用设计。其有粗瞄准部分，精瞄准部分和位置追踪部分。工作流程复杂，工序众多，下面一一进行介绍：

（1）开始阶段，缩小误差范围，利于自动扫描，进入捕获阶段。

（2）捕获阶段，这个过程不断寻找发射到的信标光信号，确定出一定的扫描范围，捕获发射出的光信号，进行下一步工作。

（3）粗对准阶段，一旦发现有光进入到设定范围之内，便开始粗瞄准，为后续工作打下基础。

（4）精追踪阶段，在上步粗对准的基础上，利用精追踪仪器来进行追踪。

（5）通信阶段，完成精追踪任务之后，就可以开始通信工作，保证通信的持续畅通。

（6）线路中断和恢复。如果在这个过程中的哪个阶段出现中断，就要及时采取措施，恢复通信工作。