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軌道交通新聞

激光通信:改變未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)格局的新技術(shù)

星之球科技 來(lái)源:東莞同濟(jì)大學(xué)研究院2016-10-17 我要評(píng)論(0 )   

通信,一直是保證作戰(zhàn)指揮順利達(dá)成的重要手段之一。特別是在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中,戰(zhàn)況瞬息萬(wàn)變,錯(cuò)綜復(fù)雜,如果沒(méi)有迅速、準(zhǔn)確、保密和不間斷的通信,就不可能實(shí)現(xiàn)及時(shí)而...

       通信,一直是保證作戰(zhàn)指揮順利達(dá)成的重要手段之一。特別是在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中,戰(zhàn)況瞬息萬(wàn)變,錯(cuò)綜復(fù)雜,如果沒(méi)有迅速、準(zhǔn)確、保密和不間斷的通信,就不可能實(shí)現(xiàn)及時(shí)而有效的指揮和作戰(zhàn)。因此,目前世界各軍事強(qiáng)國(guó)均投入大量的人力、財(cái)力和物力對(duì)通信技術(shù)加強(qiáng)研究,使這一領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。
 

 
  時(shí)下常用的無(wú)線(xiàn)電通信最大優(yōu)點(diǎn)是:迅速;而最大缺點(diǎn)是:保密性差,怕干擾(主要是電磁干擾和核爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖干擾)。有線(xiàn)電通信雖然比無(wú)線(xiàn)電通信保密性好一些,但也不是萬(wàn)無(wú)一失,平時(shí)打固定電話(huà),不是常聽(tīng)到耳機(jī)中傳出一些不相干的聲音嗎?這就是話(huà)路串音現(xiàn)象,這種現(xiàn)象給竊聽(tīng)提供了條件,只要將微型竊聽(tīng)器接到電話(huà)線(xiàn)上,既可竊聽(tīng)對(duì)方的軍事秘密,又可實(shí)施欺騙干擾,制造假軍情。
  伴隨著激光的產(chǎn)生,一種新穎奇特的通信——激光通信問(wèn)世了。尤其是近年來(lái),隨著光導(dǎo)纖維通信的高速發(fā)展,給激光通信帶來(lái)了明媚的春天,成為現(xiàn)代通信的“熱門(mén)”領(lǐng)域。激光通信依據(jù)傳輸介質(zhì)的不同,主要分為光纖通信、大氣通信、空間通信和水下通信四類(lèi),其中最常見(jiàn)、發(fā)展最成熟的是大氣激光通信和光導(dǎo)纖維通信。
 
  大氣激光通信:炸不斷的線(xiàn)路
 

 
  大氣激光通信是以大氣為傳輸介質(zhì)的激光通信。它有“兩不怕”:一不怕偵聽(tīng)和干擾。由于激光頻率極高,光束極細(xì),方向性又好(指哪射哪),所以用當(dāng)今的電話(huà)設(shè)備無(wú)法偵聽(tīng),用電磁波更難以截獲和干擾。至于天空中電離層的變幻和騷動(dòng),地球兩極上空極光閃爍等對(duì)它影響也甚微,好似兩股道上跑的車(chē),互不干擾,因此其通信穩(wěn)定,話(huà)音質(zhì)量良好。二不怕核輻射。一般無(wú)線(xiàn)電通信方式在核武器爆炸瞬間都要中斷一陣子,唯獨(dú)激光通信不受其害,這是因?yàn)楹宋淦鞅ㄋa(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖,并沒(méi)有激光的頻率高,所以干擾不了激光。同時(shí),核武器爆炸所產(chǎn)生的強(qiáng)烈光輻射,屬于非相干光之類(lèi),盡管能量很強(qiáng),但是不集中,向四面八方發(fā)散,即使能夠鉆進(jìn)激光接收機(jī),其強(qiáng)度相比也是微乎其微,除了會(huì)增加點(diǎn)噪聲外,無(wú)其它影響。難怪人們稱(chēng)大氣通信是炸不斷的“線(xiàn)路”,能“氣死”核武器。

       大氣激光通信不但可以傳送電話(huà),還可以傳送數(shù)據(jù)、傳真、電視和可視電話(huà)等?,F(xiàn)在各國(guó)研究主要集中在增大通信距離,提高全天候性能和傳輸速率以及實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信等方面。據(jù)報(bào)道,前蘇聯(lián)早已建造了一條直線(xiàn)距離為160-180公里的大氣通信系統(tǒng);美國(guó)海軍電子中心則在17.6公里二氧化碳激光通信中實(shí)現(xiàn)了可通信率為99%的準(zhǔn)全天候通信;日本用氦氖激光器在2公里線(xiàn)路上的傳輸速率達(dá)到1.544Kb/s。此外,美激光系統(tǒng)公司研制的系統(tǒng)中,裝有高倍雙目望遠(yuǎn)鏡,可將活動(dòng)目標(biāo)放大20倍,從而解決了移動(dòng)通信問(wèn)題,可用于各種移動(dòng)車(chē)輛、艦艇、高速直升機(jī)的移動(dòng)通信。可見(jiàn),激光大氣通信已成為現(xiàn)代保密通信的得力工具。
 
  光導(dǎo)纖維通信:通信“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”
 


       光導(dǎo)纖維通信,是以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的激光通信,它更是神奇絕妙,別具一格。光信號(hào)在極細(xì)的玻璃絲中傳播,既不向外泄漏一絲一毫,外面雜亂無(wú)章的光束(陽(yáng)光、燈光及各種紅外輻射)也休想竄進(jìn)來(lái)興風(fēng)作浪;至于空間那些喧鬧不堪的電磁波,因頻率相對(duì)太低,只好干瞪眼,在光導(dǎo)纖維外面“徘徊”,毫無(wú)辦法。此外,光導(dǎo)纖維通信還不會(huì)受大氣中的云、霧、雨、雪等自然條件所左右,因此通信質(zhì)量良好,傳遞圖像清晰,傳輸數(shù)據(jù)誤碼率極低。

  在軍事應(yīng)用上,光導(dǎo)纖維通信一樣可以大顯身手。如在短距離(幾百米)通信方面,可用于通信車(chē)廂內(nèi)配線(xiàn)、各種作戰(zhàn)飛機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸母線(xiàn)、信號(hào)顯示及機(jī)內(nèi)溫控、遙測(cè)等。據(jù)悉,光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路已在F/A-18、AV-8B、“黑鷹”直升機(jī)等飛機(jī)中有良好表現(xiàn)。由于電磁干擾、電磁脈沖、高強(qiáng)度無(wú)線(xiàn)電頻率及定向能武器等嚴(yán)重威脅電控飛行的飛機(jī)安全,采用光纖系統(tǒng)實(shí)施“光控飛行”則不怕上述干擾,還可把機(jī)載設(shè)備重量減少90-320Kg;也可用于大型軍艦內(nèi)的閉路電視系統(tǒng),多路通信系統(tǒng)及數(shù)據(jù)顯示和傳輸以及各種天線(xiàn)的連接等。例如,美海軍“能抗毀的自適應(yīng)光纖嵌入網(wǎng)”已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,并安裝于CG-47“Aegis”導(dǎo)彈巡洋艦、DDG51級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、“喬治·華盛頓”號(hào)航空母艦等裝備上。在中距離(幾百米至1公里)通信方面,光纜適宜于指揮所內(nèi)通信配線(xiàn),導(dǎo)彈、火箭的遙控和遙測(cè),野戰(zhàn)計(jì)算機(jī)之間的連線(xiàn)等。在長(zhǎng)距離(1公里至上百公里)通信方面,光纜還可用于雷達(dá)群傳送情報(bào)和數(shù)據(jù)傳輸,特別是低損耗、大容量海底光纜系統(tǒng),為陸、海、空軍立體軍事戰(zhàn)略自動(dòng)化通信網(wǎng)開(kāi)辟了廣闊的前景。據(jù)報(bào)道,近期美國(guó)國(guó)防部列出了2010年十大國(guó)防技術(shù),其中兩項(xiàng)是“光子學(xué)·光電子學(xué)”和“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信”,而光纖通信在“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信”中占有舉足輕重的地位。
 
  “光通信”展望:打造立體通信網(wǎng)
 

 
  目前,世界激光通信技術(shù)正在加速向?qū)嵱没A段邁進(jìn)。其發(fā)展主要有如下幾個(gè)方面:
  向長(zhǎng)波段挺進(jìn)。光導(dǎo)纖維通信之所以向長(zhǎng)波段發(fā)展,是長(zhǎng)波段激光在光導(dǎo)纖維中傳輸損耗較小的緣故。長(zhǎng)波段光導(dǎo)纖維通信,還為實(shí)現(xiàn)光復(fù)用開(kāi)辟了廣闊的前景,比如,現(xiàn)已成功地在0.85微米大波段上進(jìn)行了三束光復(fù)用實(shí)踐,傳輸距離和接收端質(zhì)量良好,各信道間的干擾失真很小,系統(tǒng)的傳輸信息量可提高3倍,即線(xiàn)路的利用率提高了3倍。未來(lái),還可以做得更好。
  向集成光路方向發(fā)展。這里所說(shuō)的集成光路,其基本原理與大規(guī)模集成電路很相似,它的實(shí)質(zhì)就是把已經(jīng)成熟的集成電路技術(shù)、微波技術(shù)應(yīng)用到光頻波段上,從而制成精巧別致的微型集成光路。也就是說(shuō),把這些器件集成在一個(gè)很小的公共臺(tái)片上,最后構(gòu)成具有一定功能的微型光學(xué)系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)微型化或超微型化。所以,集成電路的迅速發(fā)展,為光纜通信系統(tǒng)的小型化、超小型化創(chuàng)造了條件。
  實(shí)現(xiàn)直接光中繼。所謂直接光中繼,就是中繼器中的信號(hào)不再經(jīng)過(guò)“光-電”,“電-光”交換過(guò)程,而是對(duì)光信號(hào)直接進(jìn)行放大?,F(xiàn)在所使用的中繼器是再生式的,即先變電,電再變光。這種中繼器存在體積大,故障檢測(cè)麻煩等缺點(diǎn)。隨著長(zhǎng)波段光電器件的出現(xiàn),特別是長(zhǎng)波段、低損耗、無(wú)色散光導(dǎo)纖維的研制成功,使直接實(shí)現(xiàn)光中繼變?yōu)榭赡堋?/div>
  激光技術(shù)的出現(xiàn),像當(dāng)年半導(dǎo)體晶體管對(duì)整個(gè)電子技術(shù)的作用一樣,將對(duì)通信領(lǐng)域產(chǎn)生變革性的影響。不久的將來(lái),將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光電“多兵種”聯(lián)合通信時(shí)代。即光纜與現(xiàn)代常規(guī)的通信手段相互巧妙搭配,構(gòu)成現(xiàn)代化的立體通信網(wǎng)。而未來(lái)的通信,將由光電聯(lián)合通信過(guò)渡到光通信時(shí)代。到那時(shí),現(xiàn)代的電話(huà)、電傳、電視等傳統(tǒng)電通信方式,將變成由大規(guī)模光集成的“光話(huà)”、“光報(bào)”、“光傳”、“光視”等嶄新的通信方式??傊す馔ㄐ判路f奇特,前途無(wú)量,在未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)中必將大顯神通。

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