光纤通信课程设计报告--自由空间光通信技术的应用研究.docVIP

《光纤通信》课程设计报告 自由空间光通信技术的应用研究 专 业： 通信技术 班 级： 0901班 目 录 1．了解欧美发达国家在自由空间光通信方面的研究现状……页码 2．了解自由空间光通信的基本原理……………………………页码 3. 分析自由空间光通信系统中关键技术………………………… 4. 对自由空间光通信技术的应用前景进行分析……………… 一．了解欧美发达国家在自由空间光通信方面的研究现状 20世纪60年代，科技界曾掀起了研究自由空间光通信的热潮，但由于受到天气的严重影响，到了20世纪70年代，在光纤通信迅速发展的同时也陷入了低谷。有的国家甚至宣布自由空间光通信是一条“死胡同”。但随着激光器成本的不断下降以及高灵敏度接收器和先进通信电子设备的发展，自由空间光通信已经成为下一代光通信研究发展的方向之一。与激波通信相比，自由空间光通信使用的激光频率高，方向性强，可用的频谱宽，无需申请频率使用许可；与光纤通信相比，自由空间光通信造价低，施工简便、迅速。它结合了光纤通信和激波通信的优势，已成为一种新兴的无线宽带接入方式，收到了人们的广泛关注。 20世纪90年代后期，随着全光接入网的发展，人们对传输速率的要求越来越高；随着通信范围的延伸，人们对快捷通信链路建立的兴趣进一步提高。自由空间光通信技术因其具有独到的优势，在固定无线宽带技术中，能为宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案，又得到了极大的关注。其应用范围已从军用和航天逐渐迈入民用领域，其技术本身也在不断的完善中。 美国是世界上开展空间光通信最早的国家，也是技术走在最前沿的国家之一，它最主要的研究部门有美国宇航局（NASA）和美国空军（AirForce）等。NASA早在上世纪70年代初就资助进行二氧化碳激光器和灯泵浦的Nd：YAG激光器空间通信系统的研究。此项研究主要用于高码率的低轨卫星间（LEO—LEO）光链路和低码率的深空（Deep Space）光中继，此后，体积小、重量轻和成本低的低轨卫星（LEO）增多，以及相应的关键技术和元器件的发展，激光通信的应用逐扩展到LEO—LEO，LEO—GEO（地球同步轨道卫星），LEO—地面站和LEO—飞机的光通链路。 欧洲空间局（ESA）在空间光通信方面不仅研究早，而且制定了一系列的研究计划，从上世纪70年代起，就已经对空间激光通信的相关技术进行了有步骤、周密细致的研究，如进行基础技术研究的ARP计划，星间激光通信系统及技术研究的ASTP计划等。从1989年开始实施半导体激光通信链路实验SILEX(Semiconductor Lsater Intersatellite Link Experiment)计划中还包括与日本合作进行空间激光通信实验，日本用OICETS卫星上的激光通信终端LUCE与SILEX终端进行通信实验，该计划将使欧洲空间局在民用卫星激光通信方面处于领先地位。1994年通过了SILEX设备级的方案评审，1996年进行了子系统的性能测试，2000年发射的地球同步卫星传输50Mbps的数据率，采用的波长为800-850nm通信光功率不超过60mW。SILEX计划的目的是发展星际激光通信系统的全部单元技术及元器件，建立和测试星际激光通信系统。 自由空间光通信 　　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点，既具有大通信容量、高速传输的优点，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，并取得了很大进展。 　　传输原理 　　大气传输激光通信系统是由两台激光通信机构成的通信系统，它们相互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计算机间数据通信。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收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，用阈值探测方法检出有用信号，再经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，进行计算机间通信，这相当于一个数字通信系统。它由计算机、接口电路、调制解调器、大气传输信道等几部分组成。 　　接口电路将计算机与调制解调器连接起来，使两者能同步、协调工作；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，尽量减少激光器的发射总功率；解调是调制的逆过程，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；