人們對於激光可能早已耳熟能詳了。激光通信是利用激光傳輸信息的通信方式。
一般說來,在沒有外加光源時,電子從高能級自發躍遷到低能級上來的現象稱為自發躍遷。在自發躍遷過程中有一種是以光的形式釋放的能量,向外輻射光子,於是就產生了光。在自發輻射過程中產生的光子沒有統一的步調,不僅輻射光子的時間有先有後,波長有長有短,而且傳播方向也不一致,這些都是普通光。另有一種光卻截然不同,它的光子猶如一支組織性強、訓練有素、紀律嚴明的大軍,發出的光頻率、振動方向和傳播方向完全相同——這就是激光。
利用激光傳輸信息的通信方式,是20世紀60年代開始出現、當前一直在不斷發展的一種新的通信方式。這種通信方式可用於傳輸聲音、文字、圖像和數據等各種形式的信息,還可以進行多路傳輸。激光具有很好的相幹性、單色性和方向性,能夠在大氣空間、宇宙空間、光導波、光導纖維和海水中傳播,因此激光可以作為載波應用於通信。
按傳輸媒介的不同,激光通信可分為大氣激光通信、光纖通信等。激光通信主要優點是:頻帶寬,通信容量大,可以進行多路通信;頻率極高、光束極細、方向性好,對方隻有在光斑範圍內才能接收到信號,所以很難幹擾和被截獲,也不受電磁幹擾,傳輸質量好;甚至原子彈爆炸所產生的頻率低於激光頻率的強電磁脈衝,對激光也無幹擾能力;激光信號在光導纖維傳輸時不向外輻射到大氣空間;傳輸時因波束很窄、方向性很強不易被截獲,保密性好;由於激光在接近真空的空間環境中幾乎不衰減,采用小功率激光器就能進行遠距離通信。激光通信所用的設備與相同通信容量的微波通信設備和電纜通信設備相比,不需要大型天線或金屬電纜,體積小、重量輕,節省金屬,造價低。激光通信可以用於地麵通信、空對潛通信和宇宙通信。
以前水下通信一直是采用甚低頻率電磁波通信方式。這就要求架設幾百米甚至幾千米高的天線,以致有時不得不通過係留氣球來實現。而且甚低頻電磁波穿透海水的能力隻有30米,超過30米深度處就很難通行。經過長期研究,人們發現波長為0.46~0.53微米的藍綠激光能穿透幾百米到幾千米深的海水,這就為深海通信開拓了一條激光通道。水下激光通信得來了軍事科學家們的青睞。
潛艇在深水中一次可以停留幾個月,工作時盡可能保持平靜,這種自我保護工作是必不可少的。可是,潛艇在漆黑的水下活動,不可能長時間地同外界隔絕,在緊要關頭還需要浮到水麵上來接收和傳遞信息。假如采用通常的無線電通信手段,很容易被敵人察覺。因此,很需要一種隱蔽的通信手段,它既能使潛艇在深水中同外界保持通信聯係,又不容易被敵方發現和跟蹤。水下激光通信就是最理想的通信手段之一。1981年,美國在聖地亞哥附近海域上空12000米的高度上與水下300多米深處的潛艇,成功地進行了藍綠激光通信試驗。
激光通信與現代常規通信手段相互巧妙搭配,構成了現代化的立體通信網,人們可以在火車上、飛機上、輪船上同世界各地、宇宙飛船,甚至與遙遠的星球自由通話、發報。未來還可出現“光話”、“光報”、“光視”等新穎的通信方式。
未來的激光通信將會把人類帶進一個五彩繽紛的精彩世界。