長波紅外無線激光通信技術發(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用到無線激光通信系統(tǒng)的主要原因，然而隨著技術的進步，特別是一系列小型化、高性能長波紅外關鍵器件的逐漸成熟，長波紅外無線激光通信技術日益具有實用化價值。

　　長波紅外無線激光通信技術發(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研究高峰時期，當時研制出的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 由于當時技術條件的限制。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，信號調制及檢測技術也不夠理想 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。隨著器件技術的進一步發(fā)展，特別是一系列小型化、高性能長波紅外關鍵器件的逐漸成熟，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激光器和基于空絕緣波導的Stark調制器，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，調制器最高可調制頻率達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發(fā)展的趨勢。

　　國內對采用新型器件的8-14μm無線激光通信系統(tǒng)技術研究極少，暫時還沒看到相關的研究論文發(fā)表。但值得一提的是，近年來國內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領先水平。

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