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長波紅外無線激光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

作者: 時間:2012-01-10 來源:網(wǎng)絡 收藏
  •   根據(jù)激光在大氣中的傳輸理論以及大量的外場實驗表明,波長為8-14μm的激光所受到的大氣影響較近紅外激光要小,無線激光通信系統(tǒng)激光載波如采用波段將有助于降低大氣的影響,增加系統(tǒng)傳輸距離,提高通信系統(tǒng)穩(wěn)定性,在一定程度上突破近紅外無線技術(shù)在大氣信道中的局限性。長期以來,器件不夠成熟是激光難以應用到無線系統(tǒng)的主要原因,然而隨著技術(shù)的進步,特別是一系列小型化、高性能長波紅外關(guān)鍵器件的逐漸成熟,長波紅外無線技術(shù)日益具有實用化價值。

      長波紅外無線激光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

      其實早在2O世紀7O年代第一波無線激光通信技術(shù)研究高峰時期,當時研制出的10.6μmCO2氣體成為早期無線激光通信系統(tǒng)主要候選光源 由于當時技術(shù)條件的限制。制成的10.6μm無線激光通信系統(tǒng)體積龐大和功耗高。同時相應的器件沒有成熟,信號調(diào)制及檢測技術(shù)也不夠理想 進入2O世紀9O年代,隨著0.8μm波段及1.55μm波段器件的成熟,大部分無線激光通信系統(tǒng)均采用0.8-1.55μm波段的近紅外激光。由于近紅外短波長光波在大氣中受到的影響較嚴重,使得近紅外無線激光通信系統(tǒng)在大氣信道中的最大傳輸距離始終難以增加,應用不夠廣泛。隨著器件技術(shù)的進一步發(fā)展,特別是一系列小型化、高性能長波紅外關(guān)鍵器件的逐漸成熟,大氣中傳輸性能更為優(yōu)異的8-l4μ長波紅外波段自然重新得到重視。

      2004年.美國圣地亞哥Maxima Corporation的Andrew Pavelchek等人建立了初步的長波紅外無線激光系統(tǒng),采用功率為180mW、波長可調(diào)范圍為8-12μm、可在室溫下工作的量子級聯(lián)(QCL)作為光源,探測器采用室溫HgCdZnTe,平均傳輸速率達155Mb/s(最大可達1Gb/s)。2004年,美國橡樹嶺國家實驗室的Donald Hutchinson等人利用波導型CO2和基于空絕緣波導的Stark調(diào)制器,建立一個傳輸距離為5km、可全天候工作的實驗系統(tǒng),激光器輸出超過1W,采用空氣冷卻的方式,調(diào)制器最高可調(diào)制頻率達500MHz。2008年,美國西北大學Andrew Hood等人通過分析比較當前的超晶格探測器和量子級聯(lián)激光器,認為研制可供實際應用的新型長波紅外無線激光通信系統(tǒng)的條件已基本滿足,而且認為8-14μm長波紅外系統(tǒng)將可取代當前的0.8-1.55μm波段近紅外系統(tǒng),成為下一代無線激光通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。

      國內(nèi)對采用新型器件的8-14μm無線激光通信系統(tǒng)技術(shù)研究極少,暫時還沒看到相關(guān)的研究論文發(fā)表。但值得一提的是,近年來國內(nèi)8-14μm長波紅外器件的發(fā)展十分迅速,中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等單位在部分長波紅外光電器件領域的研究處于國內(nèi)領先水平。

      總而言之,新型8-14μm長波紅外無線激光通信技術(shù)表現(xiàn)出了極大的技術(shù)優(yōu)勢,國外對此的研究已持續(xù)多年,關(guān)鍵器件技術(shù)發(fā)展極為迅速,進行系統(tǒng)工程化的條件已基本滿足,當前各研究機構(gòu)正積極努力將系統(tǒng)實用化、商品化。

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