長波紅外無線激光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　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的長波紅外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)激光載波如采用長波紅外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激光通信技術(shù)在大氣信道中的局限性。長期以來，器件不夠成熟是長波紅外激光難以應(yīng)用到無線激光通信系統(tǒng)的主要原因，然而隨著技術(shù)的進(jìn)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，長波紅外無線激光通信技術(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(jì)7O年代第一波無線激光通信技術(shù)研究高峰時期，當(dāng)時研制出的10.6μmCO2氣體激光器成為早期無線激光通信系統(tǒng)主要候選光源 由于當(dāng)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(yīng)的器件沒有成熟，信號調(diào)制及檢測技術(shù)也不夠理想 進(jìn)入2O世紀(jì)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(yán)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(yīng)用不夠廣泛。隨著器件技術(shù)的進(jìn)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)激光器(QCL)作為光源，探測器采用室溫HgCdZnTe，平均傳輸速率達(dá)155Mb／s(最大可達(dá)1Gb／s)。2004年，美國橡樹嶺國家實驗室的Donald Hutchinson等人利用波導(dǎo)型CO2激光器和基于空絕緣波導(dǎo)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(dá)500MHz。2008年，美國西北大學(xué)Andrew Hood等人通過分析比較當(dāng)前的超晶格探測器和量子級聯(lián)激光器，認(rèn)為研制可供實際應(yīng)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(rèn)為8-14μm長波紅外系統(tǒng)將可取代當(dāng)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(lǐng)域的研究處于國內(nèi)領(lǐng)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(jìn)行系統(tǒng)工程化的條件已基本滿足，當(dāng)前各研究機構(gòu)正積極努力將系統(tǒng)實用化、商品化。