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长波红外无线激光通信技术发展现状

发布时间:2020-07-01 01:02:26 阅读: 来源:好神拖厂家

根据激光在大气中的传输理论以及大量的外场实验表明,波长为8-14μm的长波红外激光所受到的大气影响较近红外激光要小,无线激光通信系统激光载波如采用长波红外波段将有助于降低大气的影响,增加系统传输距离,提高通信系统稳定性,在一定程度上突破近红外无线激光通信技术在大气信道中的局限性。长期以来,器件不够成熟是长波红外激光难以应用到无线激光通信系统的主要原因,然而随着技术的进步,特别是一系列小型化、高性能长波红外关键器件的逐渐成熟,长波红外无线激光通信技术日益具有实用化价值。

长波红外无线激光通信技术发展现状

其实早在2O世纪7O年代第一波无线激光通信技术研究高峰时期,当时研制出的10.6μmCO2气体激光器成为早期无线激光通信系统主要候选光源 由于当时技术条件的限制。制成的10.6μm无线激光通信系统体积庞大和功耗高。同时相应的器件没有成熟,信号调制及检测技术也不够理想 进入2O世纪9O年代,随着0.8μm波段及1.55μm波段器件的成熟,大部分无线激光通信系统均采用0.8-1.55μm波段的近红外激光。由于近红外短波长光波在大气中受到的影响较严重,使得近红外无线激光通信系统在大气信道中的最大传输距离始终难以增加,应用不够广泛。随着器件技术的进一步发展,特别是一系列小型化、高性能长波红外关键器件的逐渐成熟,大气中传输性能更为优异的8-l4μ长波红外波段自然重新得到重视。

2004年.美国圣地亚哥Maxima Corporation的Andrew Pavelchek等人建立了初步的长波红外无线激光系统,采用功率为180mW、波长可调范围为8-12μm、可在室温下工作的量子级联激光器(QCL)作为光源,探测器采用室温HgCdZnTe,平均传输速率达155Mb/s(最大可达1Gb/s)。2004年,美国橡树岭国家实验室的Donald Hutchinson等人利用波导型CO2激光器和基于空绝缘波导的Stark调制器,建立一个传输距离为5km、可全天候工作的实验系统,激光器输出超过1W,采用空气冷却的方式,调制器最高可调制频率达500MHz。2008年,美国西北大学Andrew Hood等人通过分析比较当前的超晶格探测器和量子级联激光器,认为研制可供实际应用的新型长波红外无线激光通信系统的条件已基本满足,而且认为8-14μm长波红外系统将可取代当前的0.8-1.55μm波段近红外系统,成为下一代无线激光通信技术发展的趋势。

国内对采用新型器件的8-14μm无线激光通信系统技术研究极少,暂时还没看到相关的研究论文发表。但值得一提的是,近年来国内8-14μm长波红外器件的发展十分迅速,中科院上海微系统与信息技术研究所等单位在部分长波红外光电器件领域的研究处于国内领先水平。

总而言之,新型8-14μm长波红外无线激光通信技术表现出了极大的技术优势,国外对此的研究已持续多年,关键器件技术发展极为迅速,进行系统工程化的条件已基本满足,当前各研究机构正积极努力将系统实用化、商品化。

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