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三分钟快速知道激光通信 改变未来战争格局的新技术

归档日期:06-26       文本归类:大气激光通信      文章编辑:爱尚语录

  通信,一直是保证作战指挥顺利达成的重要手段之一。特别是在现代信息化战争中,战况瞬息万变,错综复杂,如果没有迅速、准确、保密和不间断的通信,就不可能实现及时而有效的指挥和作战。因此,目前世界各军事强国均投入大量的人力、财力和物力对通信技术加强研究,使这一领域得到了极大的发展。

  时下常用的无线电通信最大优点是:迅速;而最大缺点是:保密性差,怕干扰(主要是电磁干扰和核爆炸产生的强电磁脉冲干扰)。有线电通信虽然比无线电通信保密性好一些,但也不是万无一失,平时打固定电话,不是常听到耳机中传出一些不相干的声音吗?这就是话路串音现象,这种现象给窃听提供了条件,只要将微型接到电话线上,既可窃听对方的军事秘密,又可实施欺骗干扰,制造假军情。

  伴随着激光的产生,一种新颖奇特的通信激光通信问世了。尤其是近年来,随着光导纤维通信的高速发展,给激光通信带来了明媚的春天,成为现代通信的“热门”领域。激光通信依据传输介质的不同,主要分为光纤通信、大气通信、空间通信和水下通信四类,其中最常见、发展最成熟的是大气激光通信和光导纤维通信。

  大气激光通信是以大气为传输介质的激光通信。它有“两不怕”:一不怕侦听和干扰。由于激光频率极高,光束极细,方向性又好(指哪射哪),所以用当今的电话设备无法侦听,用电磁波更难以截获和干扰。至于天空中电离层的变幻和骚动,地球两极上空极光闪烁等对它影响也甚微,好似两股道上跑的车,互不干扰,因此其通信稳定,话音质量良好。二不怕核辐射。一般无线电通信方式在核武器爆炸瞬间都要中断一阵子,唯独激光通信不受其害,这是因为核武器爆炸所产生的强电磁脉冲,并没有激光的频率高,所以干扰不了激光。同时,核武器爆炸所产生的强烈光辐射,属于非相干光之类,尽管能量很强,但是不集中,向四面八方发散,即使能够钻进激光接收机,其强度相比也是微乎其微,除了会增加点噪声外,无其它影响。难怪人们称大气通信是炸不断的“线路”,能“气死”核武器。

  大气激光通信不但可以传送电话,还可以传送数据、传真、电视和可视电话等。现在各国研究主要集中在增大通信距离,提高全天候性能和传输速率以及实现移动通信等方面。据报道,前苏联早已建造了一条直线公里的大气通信系统;美国海军电子中心则在17.6公里二氧化碳激光通信中实现了可通信率为99%的准全天候通信;日本用氦氖激光器在2公里线Kb/s。此外,美激光系统公司研制的系统中,装有高倍双目望远镜,可将活动目标放大20倍,从而解决了移动通信问题,可用于各种移动车辆、舰艇、高速直升机的移动通信。可见,激光大气通信已成为现代保密通信的得力工具。

  光导纤维通信,是以光导纤维为传输介质的激光通信,它更是神奇绝妙,别具一格。光信号在极细的玻璃丝中传播,既不向外泄漏一丝一毫,外面杂乱无章的光束(阳光、灯光及各种红外辐射)也休想窜进来兴风作浪;至于空间那些喧闹不堪的电磁波,因频率相对太低,只好干瞪眼,在光导纤维外面“徘徊”,毫无办法。此外,光导纤维通信还不会受大气中的云、雾、雨、雪等自然条件所左右,因此通信质量良好,传递图像清晰,传输数据误码率极低。

  在军事应用上,光导纤维通信一样可以大显身手。如在短距离(几百米)通信方面,可用于通信车厢内配线、各种作战飞机内的数据传输母线、信号显示及机内温控、遥测等。据悉,光纤点对点通信链路已在F/A-18、AV-8B、“黑鹰”直升机等飞机中有良好表现。由于电磁干扰、电磁脉冲、高强度无线电频率及定向能武器等严重威胁电控飞行的飞机安全,采用光纤系统实施“光控飞行”则不怕上述干扰,还可把机载设备重量减少90-320Kg;也可用于大型军舰内的闭路电视系统,多路通信系统及数据显示和传输以及各种天线的连接等。例如,美海军“能抗毁的自适应光纤嵌入网”已实现实用化,并安装于CG-47“Aegis”导弹巡洋舰、DDG51级导弹驱逐舰、“乔治华盛顿”号航空母舰等装备上。在中距离(几百米至1公里)通信方面,光缆适宜于指挥所内通信配线,导弹、火箭的遥控和遥测,野战计算机之间的连线公里至上百公里)通信方面,光缆还可用于雷达群传送情报和数据传输,特别是低损耗、大容量海底光缆系统,为陆、海、空军立体军事战略自动化通信网开辟了广阔的前景。据报道,近期美国国防部列出了2010年十大国防技术,其中两项是“光子学光电子学”和“点对点通信”,而光纤通信在“点对点通信”中占有举足轻重的地位。

  目前,世界激光通信技术正在加速向实用化阶段迈进。其发展主要有如下几个方面:

  向长波段挺进。光导纤维通信之所以向长波段发展,是长波段激光在光导纤维中传输损耗较小的缘故。长波段光导纤维通信,还为实现光复用开辟了广阔的前景,比如,现已成功地在0.85微米大波段上进行了三束光复用实践,传输距离和接收端质量良好,各信道间的干扰失真很小,系统的传输信息量可提高3倍,即线倍。未来,还可以做得更好。

  向集成光路方向发展。这里所说的集成光路,其基本原理与大规模集成电路很相似,它的实质就是把已经成熟的集成电路技术、微波技术应用到光频波段上,从而制成精巧别致的微型集成光路。也就是说,把这些器件集成在一个很小的公共台片上,最后构成具有一定功能的微型光学系统,从而实现微型化或超微型化。所以,集成电路的迅速发展,为光缆通信系统的小型化、超小型化创造了条件。

  实现直接光中继。所谓直接光中继,就是中继器中的信号不再经过“光-电”,“电-光”交换过程,而是对光信号直接进行放大。现在所使用的中继器是再生式的,即先变电,电再变光。这种中继器存在体积大,故障检测麻烦等缺点。随着长波段光电器件的出现,特别是长波段、低损耗、无色散光导纤维的研制成功,使直接实现光中继变为可能。

  激光技术的出现,像当年半导体晶体管对整个电子技术的作用一样,将对通信领域产生变革性的影响。不久的将来,将会出现一个光电“多兵种”联合通信时代。即光缆与现代常规的通信手段相互巧妙搭配,构成现代化的立体通信网。而未来的通信,将由光电联合通信过渡到光通信时代。到那时,现代的电话、电传、电视等传统电通信方式,将变成由大规模光集成的“光话”、“光报”、“光传”、“光视”等崭新的通信方式。总之,激光通信新颖奇特,前途无量,在未来的战争中必将大显神通。

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