１　引　言

　　人類對光通信的研究可以追溯到１９世紀７０年代中期。當時，英國人吉·特奈德發現，由于全反射的作用，光線可以在噴射的水流中傳播。１８８０年ａｌｅｘａｎｄｅｒ　ｇｒａｈａｍ　ｂｅｌｌ發明了第一個光電話機用光束傳聲。但“光電話”的通信距離很短，且易受外界噪聲的影響，實用價值不大。１９６０年由ｔｈｅｏｄｏｒｅｍａｉｍａｎ發明的紅寶石可視激光器的出現，則大大改善了光通信的傳輸性能。但后來都主要應用在美國空與地和衛星與水下的軍用通信。直到２０世紀９０年代，當激光器和光的調制技術都已成熟時，自由空間光通信才成為現實。而且近年來，隨著連續波大功率半導體激光器技術、自適應變焦技術、空分復用和智能天線等技術的不斷發展，無線光通信在傳輸距離、傳輸容量和可靠性方面都有了很大的改善，適用面也就越來越寬了。按照傳輸介質的不同，光通信系統可分為光纖通信、自由空間光通信和水下光通信。其中自由空間光通信又稱無線光通信，是光纖通信和無線通信相結合的產物。他是指以激光波（ｍｈｚ）為載體，在真空或大氣中傳遞信息的一種通信技術。和其他無線通信相比，他具有不需要頻率許可證、頻率寬、成本

　　低廉、保密性好，低誤碼率、安裝快速、抗電磁干擾，組網方便靈活等優點。特別適合骨干網的擴建、光纖網絡的備援、寬頻接入、企業應用、無線基地臺數據的回傳等領域以及其他需要高速接取的終端。因此是繼ｍｍｄｓ，ｌｍｄｓ接入到以ｉｅｅｅ　８０２．１１系列和ｈｉｐｅｒｌａｎ為代表的無線局域網接入，再到ｖｓａｔ寬帶衛星接入，再加上以藍牙、紅外為代表的短程無線互聯技術后的又一種有效解決“最后一公里”瓶頸的寬帶無線技術。并且，隨著光通信器件制造技術的飛速發展，企業對短距離高速率傳輸的需求越來越高，使得無線光通信技術又受到了各國軍事和民用的關注。

　　２　自由空間光通信存在的主要問題和解決方法

　　盡管激光的定向性很好，保持窄波束，但波束還是會隨傳輸距離的增加而慢慢變寬，超過一定距離后難以被正確接收。目前測試表明，在１　ｋｍ以下ｆｓｏ系統才能獲得最佳的效率和質量。

　　２．１　自然因素作用

　　地球表面的大氣層存在著很多的氣體及各種微粒，還可能發生各種復雜的氣象現象。由于ｆｓｏ的光信號裸露在大氣中進行傳輸，勢必會受到這些自然因素的影響。這些影響一般分為兩部分：一部分來自于大氣作用，另一部分來自于天氣。

　　大氣作用主要包括大氣的折射引起的的波前失真。大氣的衰減是指因大氣對光束的吸收和散射作用引起的信號能量減弱。大氣的散射作用，與大氣中微粒的數目和大小有關，而且對于不同波長的電磁波，大氣的衰減作用也不同。一般自由空間光通信都采用波長為１　５５０　ｎｍ，因為大氣對該波長的衰減作用小，所以信號透過率高、傳輸距離遠。同時，該波長屬于紅外光波，當射到人眼時，大部分能量都會被眼角膜吸收，不會對視網膜造成影響。另外，通過提高激光器的輸出功率，也可以有效地克服大氣衰減。一般采用固體激光器和半導體激光器。采用量子阱結構的單片集成振蕩器放大器（ｍ－ｍｐｏａ）

　　結構的大功率半導體激光器僅用幾百ｍａ就可以獲得幾ｗ單模功率。采用半導體泵浦的ｎｄ∶ｙａｇ激光器（ｄｐｓｓｌ）輸出功率可達近幾ｋｗ。而采用半導體激光器加光纖放大器（ｅｄｆａ）或半導體放大器（ｓｏａ）也可以獲得高速率的大功率激光輸出。２００１年８月ｉｓｒａｅｌ的ｏｒａｃｃｅｓｓ公司實現了使用ｅｄｆａ放大器的２５０　ｍ×２的再生傳輸，傳輸速率分別為２．５　ｇｂ／ｓ，１０　ｇｂ／ｓ以及３×２．５　ｇｂ／ｓ．其中ｗｄｍ傳輸分別使用１　５４５．３　ｎｍ，１　５４８　ｎｍ和１　５５３．３　ｎｍ。另外，提高探測器靈敏度、優化光學系統設計、增大接收望遠鏡、鍍增透膜等也可以增加系統接收靈敏度，改善傳輸性能。

　　風力和大氣溫度的梯度變化會產生氣穴，氣穴的密度的變化將帶來光折射變化，這樣會引起波前失真，影響ｆｓｏ的通信質量。為消除這種影響可在發送和接收端分別使用自適應光學技術。也可用位于幾個不同位置激光發射器同時發送同樣的信息。幾臺激光發射器安裝在同一地點，彼此間相距２００　ｍｍ，由于氣穴體積非常小，最后總有一束激光束會被接收機正確收到。

　　另一個影響ｆｓｏ質量的因素就是天氣，如霧、雨、雪等。ｆｓｏ受天氣影響如表１所示。其中雨和雪會造成光信號失真，霧的影響最大，因為ｆｓｏ的波長接近霧粒，能量易被吸收，同時，霧粒呈現出棱鏡的作用，使激光發生衍射，進而使光信號能量迅速衰減。解決方法包括增大發射率，增大發射口徑和以微波作為備份手段等。其中，ａｉｒｆｉｂｅｒ推出了ａｉｒｆｉｂｅｒ５８００基于ｈｆｒ（ｈｙｂｒｉｄ　ｆｒｅｅ　ｓｐａｃｅ　ｏｐｔｉｃ／ｒａｄｉｏ）的系統，該系統采用７８５　ｎｍ激光通信＋６