无线激光通信技术篇1
【关键词】ZigBee；单兵激光模拟训练系统
1.引言
随着激光技术的发展，其在军事训练器材中的应用，发挥着越来越重要的作用。单兵激光模拟训练系统采用以光代弹的原理，结合声光效果，可逼真的模拟实际战场环境的实兵对抗，是和平时期部队训练和青少年展开野外拓展对抗游戏的有效器材之一。
单兵激光模拟训练系统主要由头盔、背带和激光发射机等3个部件组成。头盔具有激光接收和发烟控制功能；背带具有激光接收、毁伤模型计算以及与导控主台无线数据通信功能；发射机用于激光发射控制。3个部件之间实时可靠的数据通信是系统正常工作的基础。本文主要研究利用ZigBee无线通信技术实现单兵激光模拟训练系统各部件之间的数据交互。
2.硬件结构
背带与头盔、发射机之间采用点对多点的通信方式。背带、头盔和发射机均内嵌ZigBee通信单元（图1），通信单元由aRm主控芯片、ZigBee射频无线收发芯片和2.4GHz天线组成。
通信芯片选用teXaSinStRUmentS公司的CC2420ZigBee射频无线收发器。芯片的主要技术特点如下：
射频单片无线收发芯片，带有基带调制解调器，并对maC（介质访问层）层提供支持；
直接序列扩频的基带调制解调器，其码片速率可到2mChips/s，有效数据传输率达250kb/s；
电流耗损非常低（RX：18.8ma，tX：17.4ma）；
输出功率可以通过编程来改变；
不需要额外的RF开关和滤波器；
两个（发送缓冲区和接收缓冲区）128Byte的数据缓冲区；
硬件实现maC加密（aeS-128）；
48脚的QLp封装，7*7mm。
CC2420芯片与aRm主控芯片之间采用Spi总线进行数据通信。FiFop脚接aRm芯片的外部中断脚，当CC2420芯片接收到有效数据后，该引脚置高，aRm芯片产生中断，进行接收数据处理。ReSten脚接aRm芯片的输出脚，用于对CC2420芯片的复位。
CC2420芯片的射频输入/输出是差分和高阻抗的，射频端口最适宜的差分负载值阻抗为115+j180Ω。单兵激光模拟训练系统中使用的天线为2.4GHz的单极天线，因此必须使用非平衡变压器来增强其性能。图2所示的射频输入/输出电路由一个半波传送天线、C3、L1、L2和L3构成，半波传送天线直接设计在印制板上，与电路匹配的天线阻抗为50Ω。
3.软件设计
单兵激光模拟训练系统中最多同时工作的单兵激光模拟器数量可达数千套；每套单兵激光模拟器的背带与头盔、发射机之间采用点对多点的通信方式，背带为中心节点，头盔和发射机为子节点；各单兵激光模拟器相互之间不能出现数据串扰。因此整个系统可以看作由几千个独立的微型通信系统构成。
由于ZigBee的ieee地址有8个字节，因此有足够的容量可以满足单兵激光模拟训练系统对地址唯一性的要求。
3.1数据帧格式
通信数据帧采用ieee802.15.4通用maC帧格式，格式见图3。
1）帧控制域：帧控制域长度为16位，包括定义帧类型、加密、应答、目的地址模式和源地址模式等。
本应用中帧控制域的定义如下：帧类型为数据帧（001）；加密禁止（0）；应答允许（1）；目的地址模式为64位ieee地址（11）；源地址为64位ieee地址（11）。
2）序列号域：在每个帧中都包含序列号域，其长度为1个字节。每发送一个新的帧序列号，值加1。
3）目的pan标识域：目的pan标识域长度为2个字节。由于本应用中未使用个人局域网，该值固定为0x0001。
4）ieee目的地址域：ieee目的地址域长度为8个字节。该地址为数据帧的目标地址。
在单兵激光模拟训练系统中每个头盔、背带、发射机的ieee地址均被设置唯一的。通过配置CC2420芯片的mDmCtRL0（0x11）寄存器的aDR_DeCoDe位，可以打开CC2420芯片的硬件地址解码功能，CC2420芯片可以只接收目的地址与本机地址相同的数据帧。
5）源pan标识域：源pan标识域长度为2个字节。由于本应用中未使用个人局域网，该值固定为0x0001。
6）ieee源地址域：ieee源地址域长度为8个字节。该地址为数据帧的源地址。
3.2通信数据流程
单兵激光模拟器的背带、头盔和发射机的ieee地址均分别预先写入各自的aRm主控芯片，在初始化时写入CC2420芯片的内部寄存器。CC2420芯片的初始化程序流程图见图4。
背带作为主节点，与其配套的头盔和发射机的地址预先保存至背带的aRm主控芯片中。单兵激光模拟器运行后，背带首先向头盔和发射机发射设置指令，头盔和发射机的aRm主控芯片接收到数据包后，首先将数据包中背带的64位ieee地址保存至内存中，然后用该地址向背带回复应答数据包。
背带与头盔、发射机之间的数据通信采用应答方式，流程见图5。
4.结论
该通信技术已在单兵激光模拟训练系统中进行了实际应用，取得了很好的通信效果。经实测单兵激光模拟器3个部件之间的通信时延小于100ms；30m范围内200套单兵模拟器同时工作，相互之间不会出现通信串扰。
参考文献
[1]ieeeStd802.15.4?-2003，ieeeStandardforinformationtechnology-telecommunicationsandinformationexchangebetweensystemsLocalandmetropolitanareanetworks-Specificrequirementspart15.4：wirelessmediumaccessControl（maC）andphysicalLayer（pHY）SpecificationsforLow-Ratewirelesspersonalareanetworks（LR-wpans），ieeepublishedbytheinstituteofelectricalandelectronicsengineers，inc.3parkavenue，newYork，nY10016-5997，USa.
[2]王晓海.国外空间激光通信系统技术最新进展[J].电信快报，2006（7）：16-21.
无线激光通信技术篇2
关键词：光无线通信传输容量传输速率
前言：从90年代后期开始，全球的网络通讯开始迅速的发展，从广域网的扩展到城域网的大量建设，与此同时，用户内部的局域网以及吉比特以太网快速增长。将这些高速的局域网和吉比特以太网连接到运营商的通信网络，必须依靠容量巨大的接人网络。由于传统的局域网、互联网、企业网都无法满足超大传输容量的要求。
1.光无线通信网的基本结构和技术
光无线通讯技术是一种建立在光通信和电通信基础上的一种新的通讯技术，它的基础是光――电，电――光的转换，是一种视距的传输技术，它可以实现传统的数据传输基础上的影像和语言的传输，而且传输的媒介是大气，关于它的研究起源很早，其具有传输距离远、信道容量大、发射天线小、保密性好及抗电磁干扰等优势。而且，相较于传统的通信传输，光电通信不需要任何的经营证件，不需要社会上的任何物质的保证，包括挖沟和铺设电缆，不需要租用线路，不需要频谱规划，建设周期短，对环境没有影响。这是光无线通信技术得到推广的最大优势也是最大优点。
光无线通讯系统是由三部分组成的，包括发射机、信道和接收机。三部分互相作用，保证整个光无线系统的运转，接收机接收到的光信号，之后转换成电信号，但这都是有一个前提条件的，就是可视性，在接收端和发射端之间是不可以有任何障碍的，由于不同的光波在空气中传播的速度不同，需要选用较好的波段。光的无线系统通常使用0.85卜m或1.5卜m红外波段。
光无线通信网线通信网按照组网的结构来说，可组成点对点、星形(点到多点)、和格形(网状网)三种结构。三种结构之间点到点结构是最简单的网络拓扑，也是目前为止使用频率最多的。点对点结构是独立的链路，网络规划简单，但是相较于其他两个结构来说缺点也不少，成本较高，而且保护系统也不够有保障，问题是一系列产生的，如果一个点出现问题那么整个系统将会出现更多的漏洞，这个缺点对于电信系统来说是个致命的缺点。星形(点到多点结构)的优点是可以把业务集中到一点(集线器或中心节点)再接人核心网，效率较高、比较经济。缺点是能提供的带宽较少;每条链路仍无冗余保护，可靠性较差;为了在视距内连接尽可能多的大楼，集线器的位置非常关键，集线器的成本一般较高。但有一种点到多点结构实际上是点到点传输，只不过在中心节点集中放置了多个针对不同方向的终端，因此其好处是有
专用的带宽、可扩展、能为单个用户提供服务。格形(网状网)结构的主要优点是通过多个网络节点可以提供几乎实时的迁回链路，使服务得到保护，即具有服务恢复或服务冗余度的特点。网状网结构还可以把业务集中到某些特定点，再有效地接人网络，比较符合电信级的要求。其缺点是传输距离短、成本高(每大楼多条链路)，网络规划复杂。
2.光无线通信的存在的主要问题及解决方案
从上文的分析中可以看到光无线通信技术有很多的优点，但是在发展的过程中将会存在很大的问题，只有不断地出现问题不断地去解决，才能获得进步的空间。
FSo(自由空间光通信)是一种视距宽带通信技术，传输距离与信号质量的矛盾非常突出，当传输超过一定距离时波束就会变宽导致难以被接收点正确接收。目前，在ikm以下才能获得最佳的效果和质量，最远只能达到4km。多种因素影响其达不到99.999%的稳定性。为解决这个难题，一般会采用更高功率的激光器二极管、更先进的光学器件和多光束来解决。
CHinanewteLeCommUniCationS峨t6Chnical最大是雾，这是因为他们中的散射粒子的半径与激光的波长在同一数量级上，而且散射粒子非常集中，从而使光线的传播方向发生偏转，造成空间、角度和时间上的扩展。对于这种大气现象处理的方式，与微波通信中对待雨衰相似。要在系统传输的计算中，为光信号的衰减，留有足够的系统功率余度。以便在出现浓雾最大衰减的情况下，仍能接收到所需的光信号功率。重要的是要获得所在地长期的
气象统计资料，能够知道不同等级(能见度)的雾，即不同衰减的大气介质出现的统计规律。
从上文的分析中可以看出，浓雾对光无线通信系统的传输具有很大的影响，在系统的设计中，一定要充分考虑的到天气的影响，保证系统的良好性能。
此外，建筑物结构的热膨或晃动将影响两个点之间的激光对准，实际测量中发现，大楼顶部的水平移动可达楼高的11800一11200。为保证可靠的数据传输，FSo系统的光链路两端的激光束的对准和跟踪是系统的关键技术之一。目前在国内外普遍采用扩束法、多束法和动态跟踪技术的克服这些缺陷。扩束法是展宽激光的发射光束大。
随着通信技术的发展，对FSo系统的传输速率和距离均提出了更高的要求，如果要提高这两个技术指标，就必须要增大激光器的发射功率和提高接收机的灵敏度，但扩束法和多束法对性能指标的改善有限，于是动态跟踪法就应运而生，是利用伺服系统通过反馈装置获得光束偏差信息，调整可调微镜，使光束时刻对准接收器。采用动态跟踪技术的FSo系统设备功能结构如图4所示，一般采用双反馈方式，外反馈是位置探测器输出的人射激光束的位置
误差信号，内反馈是伺服系统控制的可调微镜的位置信号，人射激光束通过接受光学系统
后，聚集到位置探测器上，位置探测器将激光束的位置误差信号输出到主处理器，同时可调微镜位置探测器将探测到的微镜位置信号送到控制处理器中，控制处理器利用优化的跟踪算法进行计算，输出的角度控制信号控制伺服系统调整可调微镜，使接收光学系统始终对准人射激光束。激光的安全问题也会影响其使用，超过一定功率的激光可能对人眼产生影响，人体也可能被激光系统释放的能量伤害。
结束语：
光无线通信技术的发展相当的迅速，对社会发展的意义也是相当的重大，当前，用户对高速数据服务日益高涨的需求与网络基础设施建设资金相对短缺的矛盾，是困扰服务运营商的一个现实问题。FS0作为一种宽带接入方式，具有高带宽、低误码率、部署迅捷、费用合理、
体积小、安全性高等特点。相信随着科学技术的发展，光无线通信技术会随着社会的进步不断地涉及到其他的场合，相信也会得到更多的应用，用其特有的优势发挥其特殊的意义。
参考文献：
[1]余胜辉.多电极Soa饱和功率研究及驱动控制系统设计[D].华中科技大学,2009,(S2)
无线激光通信技术篇3
【关键词】无线电制导调频控制电视制导激光干扰
随着科学技术的发展，导弹成为一个国家的常规武器，加强对导弹的研究与控制对提高国家实际战力具有十分重要的意义。电视制导是指提高在防区以外的区域发射中程巡航导弹，能有效的攻击被严密设防的一些重要目标，包括了指挥所、机场跑道和水上舰艇等。对导弹的控制一般是通过吊舱发出无线电形式的指令来实现，但在导弹击中目标前需要一定的时间，而在一定的时间内，敌人可以采取一定的手段进行干扰。因此，为了提升导弹的威力，提高导弹的有效打击率，或防止敌对方的导弹，我们需要对调频系统进行研究和开发，并探讨电视制导激光干扰的可能与成效。
1无线电制导的概述
无线电制导是指通过无线电信号的发送与接收，实现对导弹的控制和引导。在现实生活中，对于信息的传递，我们有多种方式，如文字和图像，如数字和声音等，但这些信息都可以通过量化进行编码，将其变成一系列的二进制数列。电视制导的实现依赖的就是这种编码技术，其接收和发送的都是一串串二进制码。无线电信号即是利用编码技术，将所需要传递的命令转换为二进制码，并以帧为间隔进行发送。而在导弹的吊舱中不仅可以接受无线电信号，其还能发送无线电信号，而为了节省有限的空间，一般在将无线电的接收和发送都使用同一套天线。因此，在实际操作中，无线电的接收和无线电的发送是无法同步进行的，或者说两者不能相互干扰。随着科学技术的发展，通过对无线电信号的进一步研究，我们发现在电视信号的场消隐信号期会有一个短暂的空白时间，即不传送图像信息。而这段极为短暂的时间为我们提供了一个发送一帧完整信号的机会。通过对场消隐信号时间内，改变每个信号的载波频率，实现无线电信号的跳频，即跳频通信。
2无线电制导跳频技术
无线电制导说白即是数字的传输和控制。在数字频带传输中有多种调制方式，综合考虑包括误码率、设备的复杂程度、吊舱和导弹载荷等在内的一系列因素，笔者选择以2FSK调制方式为基础，对无线电制导中的跳频技术进行分析。无线电制导的跳频技术主要包括了三个方面：一是接收，二是发送；三是解调。其中的核心部分又包含了两个具体内容，即跳频序列发生器和频率合成器。
2.1跳频信号的发送
跳频信号的发送需要经过两个主要的步骤，一是将代表信息指令的二进制码通过2FSK进行调制器，从而变成了两个2FSK频率信号；二是将频率合成器所产生的载波信号和两个2FSK频率信号相乘，从而得到一个跳频信号。需要注意的是，频率合成器所产生的频率是多个的，跳频信号的速率依照频率表依次进行跳转，并且每一个二进制码都有与之相对应的一个跳频频率。最后，通过发送器将这样的信号发送出去，实现对导弹的指令输出。
2.2跳频信号的接收与解调
无线电的接收首先是通过天线实现信号接收，但信号的接收并非只接受有意的，其中可能会接收外界的干扰。因此，在接收信号后第一步是将接收到的信号进行放大，然后和本地的频率合成器所产生的跳频信号进行混频。这个信号的跳频规律应该与发射端的规律一致，即使存在误差也应该在一定的范围之内。第二步则是将第一步形成的混频通过频率过滤器，对外部干扰信号进行过滤。其中，如果干扰信号与频率合成器所产生的某一个跳频信号频率相同，其则会对信号的解调产生干扰；反之，如果频率不同，则不会产生干扰。因此，我们可以发现外部干扰信号对于频率调节器中的跳频信号而言，当频率合成器所产生的信号数量较多时，外部干扰信号就显得十分少。因此，跳频系统对于外部干扰因素，如敌方干扰器而言，其抗干扰能力十分强大。
对跳频信号的解调需要先对中频信号进行解调，然后通过2FSK调制方式产生信号，最后利用一系列的检测方法，如非相行检波法等完成对电波的检测，并完成跳频信号的整个接收过程。
2.3跳频系统的关键技术
跳频系统的关键技术表现在两个方面，一是关于跳频序列发生器，二是频率合成器。在上述过程中，我们可以发现，跳频系统的抗干扰能力来源于频率合成器，频率合成器所产生的系列跳频信号数量上远远超过外界干扰，从而实现了抗干扰。而跳频信号的产生，一是离不开跳频序列发生器，这是跳频信号产生的根源；二是离不开频率合成器的合成。当然，频率合成器信号产生时，应注意我方的正使用频率，合适选择敌方现用频率，最终实现有效的散播。
3电视制导激光干扰技术
电视制导的激光干扰技术其本质是利用激光间接干扰导弹中的CCD探测器，使探测器在探测目标时失去目标位置或者发生误差，不能正确成像。其工作原理大致是当电视导引头对周边环境进行侦测，形成成像系统，通过无线电信号将其输送到控制系统中，控制系统根据成像系统的反射情况，确定或改变导弹的弹道，并将这一信息发送给导引头。导引头继续进行侦测和追踪，然后成像，如此反复，直至成功打击目标。而激光干扰技术则是通过发射激光，从而对大气层进行影响，激光的强烈能量能把大气进行削弱，从而蒙蔽电视导引头。导引头被误导，其成像系统必然失误，也就导致后面的控制和弹道都会发生变化。具体流程图如下图1所示。
4结语
综合而言，无线电制导的跳频技术是为了提高我方导弹的击中率，而电视制导的激光干扰技术则是为了降低我方目标的被敌方导弹击中的几率。无线电制导的跳频技术充分利用了无线电信号传播特点，使之成为一种易操作，但具有强大的抗干扰能力的防空系统和导弹系统。虽然其基础设施的建设和数据的维护较为复杂，但其在完成后的指令操作却变得较为简单和方便。电视制导的激光技术则是用来完善对敌方导弹的干扰和误导，能有效的加强防控力量。我们需要进一步加强对调频技术和激光干扰技术的研究，不断通过各种实际数据和模拟数据，强化和提升这两种技术。
参考文献：
[1]常项项.有源和烟幕干扰下激光制导的性能参数分析[D].电子科技大学，2013，23（09）.
[2]潘勃，冯金富，陶茜，李骞.电视制导系统抗干扰性能评估[J].火力与指挥控制，2012，06（26）.
无线激光通信技术篇4
自上个世纪以来，由于通信技术发展极为迅速，中波、长波、超长波、短波、超短波以及微波通信以惊人的速度向前发展。然而事物的发展总是离不开矛和盾，随着电子通信技术的发展，电子对抗也就随之产生并发展起来了，电子侦察已成为现代作战获取情报的重要手段。无线电通信的电磁波犹如空气一样遍及全球，给敌方的无线电侦听带来了十分便利的条件，很容易泄密，给军事行动造成意想不到的损失。因此世界各国无不在保密方面狠下功夫，制定了各种保密措施防止无线电通信泄密。利用有线电通信的信号电流是沿着金属导线流动的，虽然比无线电通信保密，但也不是万无一失的。因为信号电流在导线周围会产生磁场，根据电磁感应原理：电生磁，磁生电，同样也很容易遭到敌方的窃听造成泄密。无线电波很容易被敌方接收，即使是加密的电波，在现代电子计算机技术充分发展的年代里也很容易被破译，于是人们感到必须改变传统的通信手段，才能适应保密的需要。1960年7月，光家族的新秀―――激光问世了，伴随激光的产生，一种新颖奇特的通信―――激光通信也进入了人们的视野。这位现代通信家族中的后起之秀，以其独有的通信容量大、保密性好、抗干扰能力强、通信质量好的特点给通信业的发展带来了明媚的春天，成为现代通信领域中引人入胜的“热门”。激光作为一种光波，虽然和电磁波有所不同，但是它仍属于电磁波家族中的成员，具有电磁波的特性，能在空间以波动的形式传播。但是它和电磁波又有区别，它的频率极高，具有奇特的粒子性。
随着激光技术的发展，激光通信也出现了两种方式：一是“有线”的光纤通信；二是“无线”的大气激光通信。这两种通信方式都具有自己的保密特性。
光纤通信是使光信号在极细的玻璃丝光缆中传播，光缆深埋地下、江、河、海底或敷设在管道中，不易被发现和破坏，尤其是玻璃丝不向外辐射电磁波，不会招惹是非，使截获和侦听无可乘之机。即使碰巧被发现，它也不像金属导线那样容易“旁路”窃听；弄不好纤细的玻璃纤维竟会立即断成几节，散落四处，使侦听的企图落空，可谓“宁碎不泄密”。
大气激光通信中激光传输是一束平行而准直的细线，发散角小、方向性好，不像电磁波那样在空中到处乱窜，不掌握其传播方向是无法接收到它的信号的。即使发现激光通信信号，由于激光通信的频率极高，比微波的频率起码高10万倍以上，用现代的电子设备无法侦听，难以截获和破译。
因此看来，激光通信具有天然的保密性，它将给军事通信事业开辟崭新而广阔的天地。
无线激光通信技术篇5
【关键词】通信工程传输技术；光纤传输技术；无线传输技术；同步数字技术
随着我国通信技术的飞速发展，通信网络业务不断发展，运用通信工程重要技术创新业务应用模式，是通信工程技术市场竞争的关键因素。
1通信工程的定义
通信工程是通过各种工程方法快速、有效地传输信息，使生活网络更为方便、快捷（图1）。通信工程技术将现代声、光、电等技术相结合，为通信硬件设施提供通信基础，从而使通信工程能够正常实施信息传送和信息收复等相关信息工作，其目的在于运用相关软件实现信息的传递与交流的便利。
2通信工程传输技术的重要组成部分
通信工程传输技术是通过不同的通信渠道，将信息可靠地传输出去的一种技术。可靠性、有效性是通信工程传输技术最为重重的两个指标。根据通信渠道的不同，通信工程传输技术主要分为：光纤传输技术和无线传输技术。
2.1光纤传输技术
光纤传输是以光线为媒介传输数据信号，能够满足视屏数据传输容量要求。光纤网络运行频率能够达到2.5GB/s，因其强大的信息存储容量，被称为信息高速公路。光纤传输技术主要组成部分有：对称光缆、架空明线、光缆和同轴光缆等，其主要技术包括：。它是利用光为载体，运用光纤实现信息传输，发送端将要传输的信息转变为电信号，再调制到激光器能够改善的激光束上，按照电信号频率调整激光束强度，再由光纤将信号传输出去。从长远来看，光纤是一种成本最低、功耗最少、存储量最多、可靠性强、安全性高的通信工程传输方式，也是当前通信工程传输的核心方式。
2.2无线传输技术
无线传输是通过电磁波实现空中信息传输，不需要通过有形的线传输信息，其核心组成部分包括：地波传播、视距传播、天波传播等，无线传输灵活性强、机动性好、综合成本较低、性能稳定性较好、可拓展性较强，随着无线路由器的发展，无线传输也能够做到即插即用，并且能够保持清晰、完整的成像度。
3通信工程传输技术的应用
3.1长途干线的架构
同步数字技术是光纤传输技术的重要技术体系，有显著的优势，并且具有可靠的标准体系，能够确保网管系统的良好互通性，还能够做到横向兼容，与通用的准同步数字技术相兼容，同时对新业务信号进行整合与容纳，形成统一化全球通用的数字信号传输系统，确保了网络可靠性。由于同步数字体系网络管理系统更为强大、电路灵活性、同步复用能力更强，信息结构级别、传输网结构、传输设备功能、帧结构以及光接口等都有明确的标准，因此网管能力更为强大，节点接口更为规范，还能够通过软件将高速信号分离出来，因此广泛运用于通信传输技术中，使网络可靠性、灵活性、经济性以及管理性能都得到了极大提升。在同步数字体系进入长途传输网后，会降低其使用性能，因此，在长途干线的架设中，需要提高通信成本，增加网络容量。波分利用系统能够有效提升光纤频率带宽利用率，通过光放大器使超长距离通信传输、超大容量通信传输更为可靠，形成一种全光网络。将同步数字技术与密集波分利用系统结合后，只要将处于信号段中且波长不一样的信号增加即可，两者结合最终能够实现十倍左右速度的通信传输容量。因此，两种技术的结合不仅提高了通信工程经济效益，同时节约了传输成本，有助于构建一个高速度、高质量、大容量且安全可靠的长途传输系统，为全社会提供经济、高效、优质的信息调整公路服务。
3.2本地骨干网络的架构
本地传输网主要分布点在市、县中心部位，随着运用的扩大，其容量也是在不断扩大的，在使用波分复用系统时就需要有较低的成本，并保持经济效益的获得。通过密集型光波复用系统的技术扩展，能够降低成本，提升效益，并增加数据信号支持种类。通过ipoverDwDm方式，基于密集型光波复用系统，能够实施本地骨干数据业务。本地骨干网架构完成后，维护人员能够对网络运行进行实时监控，不断更新维护方式，提高维护质量，并优化网络需求。
3.3分组传输网的传输网络架构
结合波分复用技术，与光传送网相结合，跨越了数字传送、模拟传送的阶段，成为当前电域与光域网络的统一标准，这一网络架构传送容量巨大、端对端波长和子波长连接完全透明化、保护电信级化，能够提供大颗粒宽带业务传送的理想技术。随着ip业务的兴起，传送网络需要统一承载并汇聚接入ip业务，分组传输网满足了这一业务要求。分组传输网将传送和数据网相融合，重视分组传输，使传统传输网实现ip化，能够进行多业务传送和多业务统一承载。未来的技术发展，将会使分组传输网能够汇聚接入城域网，光传输网则成为骨干网传送技术，同步数字技术则成为长途干线的主要技术组成。
3.4无线传输技术的智能监控应用
无线传输技术主要运用方向是无线监控系统，将无线传输技术和监控技术相结合，使监控信息由各种地点现场向无线监控中心进行传输，并形成视频数据库，能够方便地提供在检功能。无线定位技术也是无线传输技术发展的主要趋势之一。由于无线传输技术可扩展性很强，因此应用也很广泛。
4结语
通信工程传输技术的不断发展，使通信工程质量获得了质的提升，光纤传输技术与无线传输技术作为通信工程传输技术的重要组成部分，在长途干线、本地骨干、城域网、无线监控等方面的不断发展，为社会提供了各种方便、快捷的服务，产品、技术多样性也使通信工程技术市场竞争更加激烈，进一步促进了经济、社会的巨大发展。
参考文献：
［1］范立民.通信工程传输技术的重要组成及应用［J］.城市建设理论研究：电子版，2015，5（14）.
无线激光通信技术篇6
【关键词】微波信号；光纤通信；DFB激光器；预失真电路
1.微波光纤传输系统的关键技术
1.1预失真补偿技术
因为微波信号光纤传输技术是模拟调制方式实现的，它是模拟通信技术，所以对电/光调制器的线性、动态范围等参数有严格的要求，否则将引起微波信号的严重失真。但实际电光转换器的调制特性呈非线性：Linbo3调制器是CoS函数关系，微波激光器是中间线性、两端是X2关系，所以通过预失真补偿技术，使微波光纤传输系统获得高oip3、oip2、SFDR等指标。目前主要采用多项式预失真补偿技术，实现原理是在相应的频段产生二阶及偶数阶，三阶及奇数阶失真的电信号，并且与激光器本身的非线性失真大小相等、相位相反，从而相互抵消，实现微波信号的高线性传输。
1.2激光器降噪技术
因为电光转换器本身的噪声系数很大：1～18GHz频段内达到40～55dB，必须降低光纤链路的噪声以满足系统的要求，但链路噪声一般控制在10～25dB。系统降噪的主要措施是，通过apC（自动温度控制）、atC(自动功率控制）技术，抑制激光器芯片的温度漂移，降低芯片的Rin噪声；以及通过熔接光的接口、采用apC模式的光纤活动接口、在激光器的输出端加隔离器等方式，降低链路的光反射，减少后向光反射对激光器噪声性能的影响，以满足系统对噪声系数的影响。
1.3“SBS”阈值控制技术
首先“SBS”阈值产生的原因有以下几个因素：激光器输出的光谱窄，光功率强以及特定的长波长（1550nm），采用这三种情况都是为了增加光信号的传输距离：光谱窄以减少色散的影响、光功率强增加传输距离、1550nm波长损耗小，但这三项措施都与光纤的非线性相矛盾，产生了“SBS”阈值问题。所谓的“SBS”阈值，即当输出的1550nm波长的光调制信号功率超过该阈值时，系统的噪声、非线性严重恶化：从频谱上看，噪声功率谱密度、杂散信号的指标都会严重恶化。目前采取的解决措施是通过对电光调制器做适当的调相处理，使输出的光谱略微展宽，在色散与“SBS”阈值间优化处理，以达到增大光信号的传输距离的目的。
2.微波信号光纤传输技术的优势及应用领域
2.1优势
由于微波信号光纤传输技术是微波与光纤通信优势结合的通信技术，它具有以下特点：低损耗特性：由于光纤通信0.2～0.35dB/km的低损耗的特性，微波信号可以远距离传输，实现天线和数据中心分隔开，以增强各种通信、侦测系统的抗毁特性、隐蔽特性；宽带特性：最宽达20GHz的带宽，能够保证目前各类通信和电子信号不失真地进行远程传输，既使对波形要求苛刻的脉内调制信号也不例外，适合各种型号的通信、雷达和电子对抗系统的应用要求；大动态特性：高达90dB以上的信号动态范围，能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性要求，即不会因为光纤的远程传输而损失任何信息；安全、保密特性：尽享光纤传输所固有的信号不泄露，不易受到周围电磁环境扰动，全天候工作等优势，安全保密，稳定可靠。
2.2应用领域
在信号传输方面，利用微波信号光纤传输技术可以克服将地面站控制中心必须和天线建设安装在同一地点的缺陷：天线场地安装在偏僻处（信号质量好），数据处理设备、解调器、变频器可以安装在距离天线场地几十公里以外的城市内（生活方便）的数据中心，专家领导可直接去数据中心工作，免去了往返天线阵地和办公室之间所造成的麻烦和浪费。在3G／4G移动通信中，微波光纤传输系统最主要的灵活应用就是宽带室内覆盖，如地铁、大型商场、火车站、机场、展览中心等，在这些大型建筑物中，为了提高信号的质量，有效的解决方法是在建筑物内建立一个中心基站和分布式天线系统，从而提高覆盖率。
3.各频段微波信号的特点及相应光端机产品
微波信号光纤传输技术产生的主要原因就是解决雷达信号长距离传输的问题，由于各频段雷达信号具有不同的特殊性，所以各频段光端机对技术指标有了不同程度偏重。短波频段雷达信号的最大特点是大信号、小信号同时并存，大信号幅度有时高达+15dBm，小的可能到-100dBm，这就要求短波频段光端机能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性，只有当其输入、输出瞬时动态范围达到120dB时，才可以解决1～30mHz内大动态短波雷达信号的长距离传输问题。超短波频段雷达信号的最大特点是多传输频段及小信号输入，在30～1350mHz频率范围内，可有多达7个的传输频段，这就要求超短波频段光端机本身具有远的传输距离、小的噪声系数、高的线性指标，一般在超过60km传输距离的条件下，oip3大于30dBm，oip2大于40dBm，nF小于15dB，才可以解决超短波信号的小噪声、高线性以及长距离传输问题。
传统的更高频段雷达信号的远距离传输，均采用先下变频到超短波频段，然后再用密封波导、同轴电缆或者超短波频段光端机传输，这种先变频再传输的方式若采用电缆、波导做传输介质，在降低线损增加传输距离以及降低电缆成本方面，性能非常优越；但是若采用光纤做传输介质，传输损耗已不是主要矛盾，此时先变频再传输相对先传输再变频的传输方式而言，无论在设备管理，还是信号质量方面，都存在明显的不足；这种先变频再采用光纤传输方式的存在，主要是由于技术方面的原因，没有更高频段的光端机，为了解决这方面的问题，出现了更高频段（S、C、X、Ku）光端机。S、C、X、Ku各频段的雷达信号最主要的共有特性是幅度小，一般在-30～-60dBm，这就对微波光纤传输设备提出了高接收灵敏度、低噪声系数以及高可靠性的要求，所以，S、C、X、Ku各频段光端机，必须采用内置光隔离器、atC、apC电路以及采用温度补偿技术，使它们具有灵敏度高、温度范围宽、抗干扰性强，频率稳定性好的特点，才能满足卫星、微波、雷达、广播电视等信号的无下变频的远距离传输要求。
从目前光端机的功能上来说，各频段光端机不仅有有光、无光以及电源指示，还有输入增益可调（可以优化线性及信噪比）、输出光功率可调（适应不同的传输距离）；输出增益可调（可以补偿各种损耗，输出合适的信号幅度）、输入光功率可视（简单、直观）等功能；从结构上来说，标准1U机箱或者是按要求定制都可实现。
4.结束语
作为一种新兴的通信技术，微波信号光纤传输技术受到了越来越多的关注。由于其低损、宽带、大动态以及安全保密的特性，在各频段雷达信号传输，电子战、电子对抗，3G／4G移动通信信号覆盖以及其他有远程传输需求的商用、军用通信和电子系统中，必将有广阔的应用前景。
【参考文献】
无线激光通信技术篇7
【关键词】微波信号；光纤通信；DFB激光器；预失真电路
微波光纤传输系统主要由电／光转换器件、光／电转换器件、微波驱动器件以及光缆组成；微波激光器及电光调制器完成微波信号的电光转换功能，光电探测器完成调制光信号的光电转换功能，微波驱动器件的作用是将微波信号驱动到合适的电平输出或调制，光缆是光调制信号的传输介质。
按照调制模式的不同，可以分为直接调制模式和外调制模式：直接调制方式是通过微波激光器以强度调制方式实现的，具有技术实现相对简单的优点，缺点是激光器会出现“chirp”啁啾效应，这使得传输距离受限；外调制方式是通过电光调制器实现的，优点是解决了“chirp”啁啾效应，可以实现较长距离的传输，缺点是技术复杂，成本昂贵，同时产生了“SBS”阈值问题。
1.微波光纤传输系统的关键技术
微波光纤传输系统的实现，主要应用以下三种关键技术：预失真补偿技术、激光器降噪技术以及“SBS”阈值控制技术。
1.1预失真补偿技术
因为微波信号光纤传输技术是模拟调制方式实现的，它是模拟通信技术，所以对电/光调制器的线性、动态范围等参数有严格的要求，否则将引起微波信号的严重失真。但实际电光转换器的调制特性呈非线性：Linbo3调制器是CoS函数关系，微波激光器是中间线性、两端是X2关系，所以通过预失真补偿技术，使微波光纤传输系统获得高oip3、oip2、SFDR等指标。目前主要采用多项式预失真补偿技术，实现原理是在相应的频段产生二阶及偶数阶，三阶及奇数阶失真的电信号，并且与激光器本身的非线性失真大小相等、相位相反，从而相互抵消，实现微波信号的高线性传输。
1.2激光器降噪技术
因为电光转换器本身的噪声系数很大：1～18GHz频段内达到40～55dB，必须降低光纤链路的噪声以满足系统的要求，但链路噪声一般控制在10～25dB。系统降噪的主要措施是，通过apC（自动温度控制）、atC(自动功率控制）技术，抑制激光器芯片的温度漂移，降低芯片的Rin噪声；以及通过熔接光的接口、采用apC模式的光纤活动接口、在激光器的输出端加隔离器等方式，降低链路的光反射，减少后向光反射对激光器噪声性能的影响，以满足系统对噪声系数的影响。
1.3“SBS”阈值控制技术
首先“SBS”阈值产生的原因有以下几个因素：激光器输出的光谱窄，光功率强以及特定的长波长（1550nm），采用这三种情况都是为了增加光信号的传输距离：光谱窄以减少色散的影响、光功率强增加传输距离、1550nm波长损耗小，但这三项措施都与光纤的非线性相矛盾，产生了“SBS”阈值问题。所谓的“SBS”阈值，即当输出的1550nm波长的光调制信号功率超过该阈值时，系统的噪声、非线性严重恶化：从频谱上看，噪声功率谱密度、杂散信号的指标都会严重恶化。目前采取的解决措施是通过对电光调制器做适当的调相处理，使输出的光谱略微展宽，在色散与“SBS”阈值间优化处理，以达到增大光信号的传输距离的目的。
2.微波信号光纤传输技术的优势及应用领域
2.1优势
由于微波信号光纤传输技术是微波与光纤通信优势结合的通信技术，它具有以下特点：低损耗特性：由于光纤通信0.2～0.35dB/km的低损耗的特性，微波信号可以远距离传输，实现天线和数据中心分隔开，以增强各种通信、侦测系统的抗毁特性、隐蔽特性；宽带特性：最宽达20GHz的带宽，能够保证目前各类通信和电子信号不失真地进行远程传输，既使对波形要求苛刻的脉内调制信号也不例外，适合各种型号的通信、雷达和电子对抗系统的应用要求；大动态特性：高达90dB以上的信号动态范围，能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性要求，即不会因为光纤的远程传输而损失任何信息；安全、保密特性：尽享光纤传输所固有的信号不泄露，不易受到周围电磁环境扰动，全天候工作等优势，安全保密，稳定可靠。
2.2应用领域
在3G／4G移动通信中，微波光纤传输系统最主要的灵活应用就是宽带室内覆盖，如地铁、大型商场、火车站、机场、展览中心等，在这些大型建筑物中，为了提高信号的质量，有效的解决方法是在建筑物内建立一个中心基站和分布式天线系统，从而提高覆盖率。
3.各频段微波信号的特点及相应光端机产品
微波信号光纤传输技术产生的主要原因就是解决雷达信号长距离传输的问题，由于各频段雷达信号具有不同的特殊性，所以各频段光端机对技术指标有了不同程度偏重。短波频段雷达信号的最大特点是大信号、小信号同时并存，大信号幅度有时高达+15dBm，小的可能到-100dBm，这就要求短波频段光端机能够同时兼顾系统的灵敏度和抗饱和特性，只有当其输入、输出瞬时动态范围达到120dB时，才可以解决1～30mHz内大动态短波雷达信号的长距离传输问题。超短波频段雷达信号的最大特点是多传输频段及小信号输入，在30～1350mHz频率范围内，可有多达7个的传输频段，这就要求超短波频段光端机本身具有远的传输距离、小的噪声系数、高的线性指标，一般在超过60km传输距离的条件下，oip3大于30dBm，oip2大于40dBm，nF小于15dB，才可以解决超短波信号的小噪声、高线性以及长距离传输问题。
传统的更高频段雷达信号的远距离传输，均采用先下变频到超短波频段，然后再用密封波导、同轴电缆或者超短波频段光端机传输，这种先变频再传输的方式若采用电缆、波导做传输介质，在降低线损增加传输距离以及降低电缆成本方面，性能非常优越；但是若采用光纤做传输介质，传输损耗已不是主要矛盾，此时先变频再传输相对先传输再变频的传输方式而言，无论在设备管理，还是信号质量方面，都存在明显的不足；这种先变频再采用光纤传输方式的存在，主要是由于技术方面的原因，没有更高频段的光端机，为了解决这方面的问题，出现了更高频段（S、C、X、Ku）光端机。S、C、X、Ku各频段的雷达信号最主要的共有特性是幅度小，一般在-30～-60dBm，这就对微波光纤传输设备提出了高接收灵敏度、低噪声系数以及高可靠性的要求，所以，S、C、X、Ku各频段光端机，必须采用内置光隔离器、atC、apC电路以及采用温度补偿技术，使它们具有灵敏度高、温度范围宽、抗干扰性强，频率稳定性好的特点，才能满足卫星、微波、雷达、广播电视等信号的无下变频的远距离传输要求。
4.结束语
作为一种新兴的通信技术，微波信号光纤传输技术受到了越来越多的关注。由于其低损、宽带、大动态以及安全保密的特性，在各频段雷达信号传输，电子战、电子对抗，3G／4G移动通信信号覆盖以及其他有远程传输需求的商用、军用通信和电子系统中，必将有广阔的应用前景。
无线激光通信技术篇8
关键词：旋翼式无人机；定位悬停；讨论
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.250
1绪论
无人机即所谓的无人驾驶飞机（UnmannedaerialVehicle，UaV），是指不需要飞行员在机上驾驶，而是利用无线电遥控设备以及自备的程序控制装置实行对飞行器的控制。无人机在接收到地面传达的遥控信息后，可以完成一些自主控制功能。位于控制站的人员可以通过各种设备，通过无人机实现远程巡视，监控，定位，打击等操作。如今，随着无人机技术的飞速发展，其实现了成本低，体积小，重量轻与飞行灵活等特点，越来越多的政府和机构开始关注起它来。
在本文中所讨论的无人机的定位悬停动作，是以多旋翼式无人机为平台的。
定位悬停是指将无人机固定在预先设定的高度位置和水平位置上。这是无人机实现应用所需的一个基本的飞行姿态。
以最近亚马逊公司推出的无人机配送货物服务为例，亚马逊公司所提交的方案细节中表示：
（1）无人机会直接把货物送到客户个人所在地，并在下单时启用定位系统；
（2）无人机需要特定感应器来确定路线以及准确着陆，比如相机和红外感应装置。
在亚马逊公司所构想的无人机配送货物方案中，有两个关键词，一是定位系统，二是精准着陆，而在无人机定位悬停动作的研究中，定位系统是研究的出发点，精准着陆是研究可以收获的成果。可见，几乎在所有无人机应用中，对精确的定位悬停姿态控制的研究都是一项十分重要的课题。
2无人机的几种高精度定位方案
现如今，无人机定位悬停的精度并不高，大疆公司的最新型无人机phantom3可实现误差在垂直10厘米，水平1米精度范围内的自动悬停，当需要更高精度时，便需要在“专家模式”下手动来进行微调。
无人机实现自动悬停实质上便是将其固定在预先设定好的高度位置与水平位置上，这也就是说，要实现悬停这一动作，事先读取自身的位置，即产生一组三维坐标这一步显得至关重要。比较准确地确定无人机的位置信息是无人机完成定位悬停这一动作的前提与基础。
2.1以GpS模块为主的定位
2.1.1无人机GpS定位工作原理
GpS在综合至少4颗卫星的位置信息后，可实现无人机的空间定位。利用以GpS为中心，辅助以各种传感器的定位方法是如今无人机所采用的主流定位方案。无人机在悬停之前首先需要明确自身的高度信息和水平信息，而在以GpS模块为主的定位方式中，GpS模块主要负责提供无人机的水平位置坐标，而其高度位置坐标一般来讲是通过气压计，利用不同高度上大气压力的变化来计算提供。同样，GpS模块也可以提供高度信息，但是在主流无人机上很少使用，因为低成本的GpS数据的刷新率不高，无人机在高速运动时，会导致GpS读取的数据滞后，引起高度跌落。
2.1.2差分GpS（DGpS）的应用
为了应对GpS系统中选择可用性技术（Selectiveavailability，Sa）造成的误差，无人机所搭载的GpS通常利用差分GpS技术来提高定位精度。GpS的差分技术有两种，分别是坐标差分技术与伪距差分技术。无人机所搭载的GpS常采用的技术是伪距差分技术。该技术是通过计算已知点伪距与真实距离之间差值以修正误差。所以机载GpS常需要两个接收器同时接收同一卫星组发出的信号。这种方案的定位精度较高，但对地面设施有一定要求，不利于快速部署。
2.2运用视觉系统的定位
目前出现了较新的定位技术采用了视觉定位系统，如深圳大疆公司最新型号的无人机phantom3便采用了这种方式。
2.2.1视觉系统结构
所谓的视觉系统定位是指为搭载了摄像头的无人机提出的一个基于影像的控制系统。该控制系统有两种实现方式，一是仅靠机载摄像机拍摄提供的图像数据来分析，控制无人机；二是结合运用惯性测量部件和视觉里程计，这种结合工作的视觉系统可以有效地减少系统的工作量，而且可以为无人机提供更精确的定位。如图1是结合各种传感器的视觉定位系统结构图。
视觉控制在机器人技术的研究里是一个很活跃的领域。而在无人机的研究中，视觉里程计被用作帮助实现飞行器的自主控制。常利用搭载的三维影像帮助提高无人机的稳定性，并指示无人机与所处环境中有关物体之间的相对位置关系，达到定位的目的。
2.2.2视觉系统的定位原理
机载摄像机的持续拍摄，为导航系统提供连续的图像帧。在图像特征匹配的计算程序中，特征追踪器从连续的两个图像帧中获取自然地标信息，并在一对自然特征中测出位移。通过周期性地记录新特征点，并比较重复的特征点，便可以测算出各图像捕捉序列之间用作3D几何投影的单应性矩阵，从而可以实现对无人机的定位。
2.3无线电加激光定点的高精度定位方案
本文作者构想了一种用于定点位的高精度悬停方案。预想结合无线电技术与激光传感器，实现无人机的高精度定位悬停。
2.3.1无线电定位
无线电定位是在已知导航台的精确位置下，通过接收器对导航台所发出的无线电信号进行接收，计算信号发出到接收之间间隔的时间，以处理得到导航台至目标物之间的相对距离来达成位置的确定。除了延迟时间外接收器还会处理所接收到无线电信号的一系列电参量，比如频率，相位或振幅，根据电波传播的特性，转换得到实现导航所需要的数据。
但仅通过一个导航台是不能确定目标物体的位置的，通常会运用“几何原理”来实现对一点的位置确定。所谓的“几何原理”是指，当接收器只接收一个导航台所发出的无线电参量时，仅仅可以确定目标点相对于导航台的轨迹线，当用两个及以上的信号量时，便可以利用几何线相交来完成定位的工作。当有两个导航参量时，可以实现平面上的定位；当有三个及以上的导航参量时，可以实现空间上的定位。
2.3.2激光传感器
所谓的激光传感器是指利用激光来实现测距的传感器。由于激光具有高单色性，高方向性与抗干扰性等优点，对于精确测量技术来说是很关键的一部分。激光传感器的工作原理其实与无线电雷达是相似的。在发射器将激光对目标物发射出去后，计算激光往返的时间，利用光在空气中的传播速度便可以得到与目标物之间的距离，便可以实现精确测高的目的。
一个激光传感器常由三部分组成，一是激光器；二是激光检测器；三是测量电路。激光器可以分为固体激光器，气体激光器，液体激光器和半导体激光器四种类型。其中半导体激光器是一种比较新型的种类，较成熟的是砷化镓激光器。该种类的激光器体积小，重量轻，结构简单，比较适合在无人机上配备。
2.3.3定位实现方案
无人机搭载有无线电模块，半导体式激光器。
a.陆基无线电引导粗定位。无线电模块负责提供一个第一阶段的定位悬停控制信息。利用无线电范围传播的特点，可以在一个范围内对无人机进行初步的引导定位工作。根据“几何原理”，预定地点位置布置三个导航台，无人机上接收器在接收三个信号量后实现其空间上的定位。利用空间散布面积较大的无线电信号，可让无人机实现快速的定位信号截获而进入定位程序。因为无线电波长较大且易受干扰，并不适用于超高精确定位的目的，这时便需要激光传感器进行第二阶段的精确调整。
B.激光引导高精度定位。由于激光直线传播的特点，为了简化设备，可以预先安置于所需要进行悬停的水平点位处，进行垂直高度的测距。考虑到无人机底部并非整块平面，存在高度差，这种情况下，如果仅采用单一的信号量提供高度信息，此高度信息必然会有偏差，并不能保证无人机中心位置的高度与之相符。而且在单一的信息量下，仅可以提供高度信息，无法二次限制无人机的水平位置。
考虑到该方面的不足，为了在无线电的基础上尽可能提高水平方向的精度，安排无人机上与地面两个激光传感器同时进行测距。地面激光器四周需平坦，而无人机底置的激光器四周也需要小块平面以提供测量精度。两台激光器将测量到的高度信号以无线电的形式发送到终端电脑，控制无人机进行姿态的微调，直到两信号量达到一致且符合预定值后，停止调整，保持无人机悬停的飞行状态。
安排两台激光器进行信号量对比的目的主要有两个：
（1）为了确保测量高度与无人机中心点位距离地面的高度量一致。由于所测高度量有地面距无人机底部高度与无人机中心点高度两方面，此种情况下即使由于粗定位的偏差，使地面激光器是通过与无人机底部非中心点处构成的预定高度值，这样机载激光器数值必然与预定值有偏差，不会结束定位过程，直至无人机中心点位距地面高度与预定值一致。
（2）为了提高二次定位精度，在高度基础上，进行水平修正。无人机底部设计是中心点处相对四周凸起，表面平滑，且凸起处嵌入机载激光器。这样当两高度量一致时，地面激光器采集的高度信息必然为地面相对于无人机底部凸起平面的距离。当地面激光器所测高度并非距无人机底部凸起平面距离时，必然会有两个高度量的不一致，也就是说，双激光器测距的设计，间接限制了无人机的水平位置。
当两信号量完全一致后，此刻无人机处于精确点位，完成悬停动作。如图2是该方式实现的示意图。
2.3.4利用摩尔斯码对陆基台站的识别
考虑到在同一地区放置多个该种精确定位设备，无人机在返航阶段可能无法确定某一专属的定位设备。为解决该问题，可以尝试在装置粗定位阶段所用的无线电信号中加入摩尔斯码，每一架无人机设定识别相应装置的摩尔斯码，这样可以进一步提高多陆基台站情况下多无人机在返航阶段的自动化程度，从而实现在较小区域范围内进行高密度的多无人机起降控制。
2.3.5激光充电技术
激光充电是美国的洛克希德・马丁公司与美国激光动力公司合作，测试成功的一种新型的充电方式。该技术初始研究阶段的目的便是希望实现无人机永久地滞留在空中。洛克希德・马丁公司与激光动力公司对一架美国特种部队使用的小型无人机Stalker进行改造，配备了激光充电系统，最后测试发现，该无人机的续航能力提高了2400%。
利用激光充电技术，在本方案中可以在无人机利用激光传感器进行第二阶段的高精度定位时发挥作用，在定位的同时为无人进进行电量的补充，从而提高无人机的续航能力。
3不同方案的比较与分析
3.1各定位方案的应用性能比较
从可适用的广泛性来讲，GpS定位>视觉系统定位>无线电引导，辅助激光定位。由于GpS信号的全球性，并且只需要接收四颗卫星信号便可以完成一个精度不错的定位，非常的方便。而视觉系统定位受光亮与地形特征的限制，就广泛性来讲，不如GpS定位。最后的无线电引导，辅助激光系统定位，相比于前两种来讲，广泛性最低，因为该方案仅仅适用于某一些特殊的工作任务中。
从各方案应对周围变化环境的灵活性来讲，视觉系统定位>GpS定位>无线电引导，辅助激光定位。视觉系统定位可以从采集的图像信息中读取出无人机相对于四周物体的方位，就对四周环境的反应灵活性来讲，是最高的。GpS定位仅对线路有一个认识，对四周环境无法感知，灵活性不高。无线电引导，辅助激光定位的灵活性最低，因为该方案局限于某一预定方位实行定位，并不可做出其它反应。
从战时可靠性来讲，无线电引导，辅助激光定位>视觉系统定位>GpS定位。考虑到战场环境的复杂性，多变性，无线电引导，辅助激光定位方案的可靠性最高，因为该方案是两种定位阶段的结合，稳定，可靠。视觉系统定位由于对环境的特征度有要求，考虑到战场炮火引发的烟雾环境可能会对其辨识度造成干扰，可靠性次之。GpS定位的可靠性最低，因为战时情况下，GpS卫星很可能被关闭，使得该方案失效。
3.2各定位方案的应用场合
3.2.1GpS定位
GpS信号的接收易受建筑物，树木的阻隔而扰，并且由于多路径效应，接收机会接收到经过建筑物或者水面等一系列反射面反射后的干扰信号，使得信号的路径变长了，伪距产生系统偏差，最后导致定位不准。由此可以分析出，当无人机的工作环境处于空旷无遮挡地带，并且四周水域不算多时，比如在广场，田地，沙漠等地区，GpS定位可以达到比较好的效果。
GpS定位的定位悬停方式适用于一些对悬停精度要求不是太高的工作任务，比如对电网情况巡视，监控等一些在相对空旷地区进行的任务。
3.2.2视觉系统定位
由于视觉系统摆脱了需要接收GpS信号的束缚，可以在没有GpS信号的情况下通过与惯性传感器等部件的配合，保持无人机的稳定，所以使用该方案的无人机可以运用在一些环境特征明显的地区，如附近有河流，房屋等一些工作环境中。
最近提出的无人机送货物方式，顾客一般居住在小区之中，而小区之中房屋林立，对GpS信号的接收有影响，这种情况下，便比较适合运用视觉系统帮助定位。并且需要无人机在封闭空间内完成悬停监控的任务，也比较适合通过利用视觉系统来实现。
3.2.3无线电引导，激光精确定位
根据该方案高精度，但工作位置固定的特点，比较适合用作无人机在执行任务前或者执行完任务后的方位待命工作。
比如说现在尝试的利用无人机完成农药喷洒任务的设想，实际应用时，考虑到效率问题，一片田会用到多架无人机同时工作，那么在工作完成后，无人机的回收工作便出现在了面前。如果进行人为的一架架进行手动遥控回收便会大大增加工作的繁琐度。此时在固定点位布置激光传感器，采用无线电引导，激光定点的方案使无人机定位悬停达到回收的目的，便可以大大的提高任务的自动化程度，提高工作效率。并且由于该构想方案定位精确的特点，可以避免无人机在回收过程中在空中发生碰撞的事故风险。
甚至在作战时期，对数架出外执行任务的无人机进行回收工作时，同样可利用无线电引导，激光定点的方案提高战时效率与作战秩序，并且结合在悬停状态下的激光充电能力，可以增加无人机的续航能力。如表1是对各定位方式的总结。
4总结与展望
本文所归纳的三种定位方案，各有特征点，可以满足不同工作环境的需求。未来继续对无人机定位方面工作的研究，可以从如下的几个方面进行。
（1）所运用的视觉系统，运用摄像机采集图像信息，而摄像机有限的测量范围，当无人机飞行超过一定高度时，便不能测算高度信息，要进一步研究视觉系统的工作高度，探究与气压传感器测高的结合方法。
（2）提高控制算法下，无人机的响应速度，以进一步增加无人机响应的及时性。
对本文作者所构想的一种运用无线电加激光定点的高精度悬停定位方案，在今后的工作中，可以从以下的几个方面展开，对该方案进一步补充和完善。
（1）为解决同一地点多无人机悬停时，对地面装置的识别问题，未来的工作中可以尝试在粗定位阶段的无线电信号中，加入摩尔斯码，实现无人机与相应的地面装置的匹配。
（2）当今无人机在执行任务中，能耗是必须考虑的问题之一。为提高无人机的续航问题，在本方案第二阶段激光引导高精度定位中，可以考虑加入激光充电功能，使得无人机即使在悬停时，也可以得到能耗补充，短时间得以重新投入新工作中。
（3）本文构想方案如今最大的不足是需要提前安置地面设备，这样设备安置问题会造成对工作地点的限制。为解决该不足，在未来的研究工作中，可以从两方面考虑，一是考虑与其他定位方案的结合作业，比如GpS+本方案，视觉系统+本方案等等，二是考虑工作环境，将本方案拆分作业，如单无线电方式或者单激光方式。在一些空间广阔，且对无人机悬停精度并不是很高的工作中，可以单纯使用无线电方案，而在深井等一些狭小区域的无人机悬停，则可以省略无线电粗定位阶段，单纯使用激光方案。
参考文献：
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[5]王三喜.微型无人直升机飞行控制系统软件仿真与系统设计研究[D].浙江大学：硕士学位论文，2004：41-56
无线激光通信技术篇9
【关键词】空间光通信技术关键技术天线技术
随着科学技术的不断进步，人们对空间通信技术的研究也愈加深入，目前空间技术中的大功率轨道运载技术以及大容量卫星技术已经趋于成熟，促进了空间光通信技术的发展。当前人们对网络传输的速率要求有明显提升，因此对空间通信技术的要求也高，空间光通信技术能够适应现代社会快速发展的需求，有效的提高通信数据的传输率，广泛的引用在保密通信、局域网互联、城域网扩展等领域，为现代社会的发展提供可靠高效的技术保障。
1空间光通信技术概述
传统的空间通信技术的载体是微波，但是这种技术已经远远不能满足现代社会发展的需求，随着通信技术的研究发展，空间通信技术逐渐发展到以激光为载波、大气为传输介质的光通信技术，作为一种新型的宽带通信技术，这种技术一方面继承了微波通信的优势，另一方面还增加了光纤通信的特点，其基本的原理是激光传输技术和光电转换技术。该技术在进行两点传输时，发射端和接收端设置有高灵敏度的激光的发生器和接收器，以及配备光学望远镜，发射端将电信号调制为光信号发出后，是以直线传播的方式穿过自由空间到达接收端，其中光学望远镜控制激光的发射方向和接收方向，接收端在接收到光信号后再调制为电信号，实现双工通信。空间光通信的优势是通信容量大以及传输速度快，且成本低，安装简便。
2我国空间光通信技术发展现状
一直以来，卫星技术是我国进行空间探测的重要手段，并提供相应的技术保障，但是以微波为载体的空间技术已经无法满足快速发展的社会需求。在发达国家空间光通信技术的研究已经取得了极大进展，但是在我国空间光通信技术还处于起步阶段，因此只能借鉴国外先进的研究结果。我国的光通信技术发展至今已经取得了不错的成就。在“十五”和“十一五”期间，我国首次成功的进行了星地激光通信实验，以海洋二号卫星平台为搭建平台，这次实验标志着我国的卫星光通信技术已经进入空间试验阶段。随着连续波大功率半导体激光器技术、空分复用技术、智能天线技术等的发展，光通信技术也不断的拉长传输距离，增大传输容量，提高了可靠性，拓宽了适用范围。在“九五”期间我国已经开始基于激光大气通信理论对空间光通信跟踪技术进行深入研究，并取得了一定成就。
3空间光通信关键技术
3.1原子探针层析技术
原子探针层析技术（apt）在空间光通信系统中负责实现通信连接的功能，是当前空间分辨率较高的分析测试技术，能够分辨原子种类，并对其空间位置进行直观的重构，比较真实的显示出不同元素原子的三维空间分布。apt是应用在空间光通信系统的服务器中，当服务器的网络探测到信息时，apt服务器开始扫描通信链路，确认信息双方的位置，确认后开始获取信息，并锁定通信目标，随后完成光通信连接。
3.2天线技术
天线技术是采用收发一体的天线实现空间光通信系统中的双向互逆功能，提升空间光通信的传输性能。该技术的实现主要依靠天线阵、波束形成网络以及波束形成算法，在发射器将电信号转化为光信号后传输到发射天线后，天线技术利用波束形成算法计算发射功率，并发射出光束；接收天线对光束进行接收，主要是利用信号在不同的传播方向的差异性，将相同频率、相同时隙的信号进行区分，有效的降低了光信损失，使空间光通信更加稳定可靠。
3.3捕获技术
捕获技术是空间光通信系统的关键技术，是能够实现通信的先决条件。主要原理是监视和跟踪目标特定的光电，来实现运动捕捉。利用捕获技术能够捕捉空间点的运行轨迹和具置，为实现空间光通信垫定基础。
4空间光通信技术的发展及应用
当前空间光通信技术已经实现了可行性，并在各个领域都有应用，一定程度上推动了现代社会的发展，当前面临的主要问题是如何实现星际自由空间光通信。在信息高速增长的现代社会环境下，空间光通信技术的发展目标是提升传输的可靠性、提高传输速率以及扩展传输距离。随着三网融合，现代通信的发展方向是数字化和智能化，因此我国要想在激烈竞争的国际背景下有所突破，就要现空间光通信系统的智能化以及数字化。主要的研究方向如下：大气信道的研究，大气是对信号影响最大的干扰因素，会在接收端产生一定的信噪比，解决大气信道干扰能够提升空间光通信技术的通信速率和拓宽通信距离；传输可靠性的研究，主要是研究信号接收和信号源，需要激光器产生的信号具有光束窄、频率高的特丹，因此对其功率以及稳定性要进行深入研究；保密性的研究，当前自由空间光通信技术的通信信道是开放的，这样会造成不法分子在不切断光束的情况下窃取信息，因此要进一步完善空间光通信技术的保密性和安全性。今后空间光通信技术将会在宽带接入市场中成为主流，与微波通信技术互为补充，微波系统在大区域范围内实现低速通信，空间光通信技术在小区域范围内实现高速通信，更加便利的为用户提供可靠稳定的服务，还能在恶劣环境下充当备份通信服务。
5结束语
综上所述，空间光通信技术在现代社会中逐渐发挥不可替代的作用，其发射率高、灵敏度高以及安全保密性良好的特点，可以满足卫星通信的需求，并与其他通信技术互为补充，实现了光纤的告诉传输，并带动了三网融合的发展，促进电子政务、电子商务、远程医疗等信息化建设领域。空间光通信技术的发展空间广阔，并会为我们生活带来更多的便捷。
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作者单位
无线激光通信技术篇10
超高速光网络；半导体激光器；线宽；可调谐；直接调制
Forfurtherdevelopmentofopticalnetworks，moreisrequiredofoptoelectronicdevices.inthispaper，weanalyzehigh-speedopticaltransmission，opticalethernet，andopticalaccessnetworksanddeterminetherequirementsondiodelasers.wediscussoptoelectronicdevicesinChina，inparticular，researchonandapplicationsofdiodelasers.
ultrahigh-speedopticalnetwork；semiconductordiodelasers；linewidthtunable；directmodulation
1光网络的发展趋势及
对激光器的要求
由于因特网业务的爆炸式增长，全球对网络带宽的需求日益增加。因此，作为信息承载和传输的光纤通信网络发展呈现一个重要趋势：即业界对超高速率、超大容量光纤通信系统的需求愈加急迫。在骨干光传输网方面，在相干检测和先进的多级调制技术的推动下，目前商用密集波分复用（DwDm）系统中每个通道的速率也从10Gb/s上升到40Gb/s，并快速越过40Gb/s技术直接向100Gb/s甚至更高速率的系统升级[1-3]；在光以太网方面，由于大量视频业务导致的带宽需求急剧增加，40G/100G以太网的标准化被迅速提上了日程；而在光接入网方面，基于波分复用技术的无源光网络（wDm-pon）系统被大规模应用从而提高用户的接入带宽，部分系统的速率已经能够到达10Gb/s以上[4]。而光网络的飞速发展毫无疑问地对相关光电器件的性能提出了更高的要求。
1.1基于多级调制格式的相干
光通信系统
在骨干光传输网方面，有关组织已经规定了基于相干检测技术的偏振复用正交相移键控（pm-QpSK）调制格式作为100Gb/s超长距离传输侧的首选。采用pm-QpSK的系统具有灵敏度高、传输距离远的优点；另外，相干检测对接收端的信号进行线性的变换，因此光纤线路中引入的线性损伤，如色度色散、偏振模色散以及偏振相关损耗等都可以通过数字信号处理的方式进行补偿，也就是说基于相干检测技术的pm-QpSK系统对这些损伤有更大的容限。
虽然相干检测技术能够带来诸多好处，但它对相关的光电器件要求较高。最为典型的就是在相干光通信系统中，一般用载波的相位来携带传输的比特信息，而系统的发送和接收端都需要一个激光光源，因此，具有低相位噪声的可调谐激光器才是相干光通信系统中的理想光源[5]。考虑到激光器的线宽与相位噪声成正比关系，为了保证相干光通信系统的性能，窄线宽可调谐激光器变得不可或缺。在40Gb/s的相干光通信系统中，如果使用经典的m阶相位估计方法，为保证在误码率（BeR）为10-4时线宽引入的光信噪比（oSnR）代价小于1dB，使用QpSK调制格式对线宽的容限是4.4mHz。系统对线宽的容限会随着调制格式复杂度的增加而降低，特别是当相位状态数多于8种状态时，比如对于8-pSK、16-pSK调制，系统需要激光器的线宽分别小于330kHz、50kHz。在100Gb/s的pm-QpSK系统的实际应用中，为了保险起见，一般要求激光器的线宽小于500kHz。另外，除了对激光器的线宽有较为严格的要求外，对于50GHz的DwDm系统，还需要激光器的输出波长精确度能够在±2.5GHz范围内，这就需要在激光器模块中加入波长锁定的装置。
1.2相干光正交频分复用系统
为了实现更高速率的传输，一个研究重点是在pm-QpSK技术上进行扩展，采用编码效率更高的调制格式，如m阶正交幅度调制（m-aryQam）[6]，这种方式的好处在于能够在现有系统上进行平滑升级；另一个热门研究方向是基于相干检测的光正交频分复用（Co-oFDm）技术，通过带宽复用的方式，Co-oFDm能够支持太比特每秒的速率传输数千公里，它也被认为是超100Gb/s光传输技术中最有前景的方案[7]。在Co-oFDm系统中，由于同样采用相干检测的方式对多个子载波进行解调，因此在需要激光器具有低相位噪声的同时还需具备大范围连续调节的能力。
1.3高速以太网及接入网
随着宽带业务的密集应用及云服务的快速发展，为满足运营骨干网，企业数据中心对更高带宽的要求，平滑升级的100Gb/s以太网将是最佳提升带宽的方案。100Gb/s以太网主要有两种使用wDm技术的标准，分别对应10km及40km传输距离的运用。在这里光源为直接调制或者单片集成调制器调制，要求调制动态消光比需要达到4dB或者8dB。由于主要运用于局域网络中，工作环境较为恶劣，成本控制严格，通常要求激光器温度特性好，具备无制冷工作能力，对激光器线宽，波长准确度等的要求相对比较宽松。
在接入网方面，近年来基于波分复用技术的无源光网络收到了重视，在wDm-pon网络中，每个用户被分配一对波长，因此用在光网络单元（onU）中的激光器必须工作于无色的模式。虽然有多种无色onU的解决方案，但从性能上来讲，基于可调激光器的onU是wDm-pon中最理想的选择[8]。但与用于相干光通信系统中的激光器不同，它对激光器的线宽、输出功率以及中心波长稳定度方面要求较低，却需要该激光器的成本较低。表1所示为不同层面光网络对激光器性能的需求。
2半导体激光器的性能
特点及发展趋势
综合前述对现今超高速光通信网络的发展趋势，可以看出在光网络不同的应用层面对激光器的需求也不尽相同，在高速相干光传输中，要求激光器具有极窄的线宽（千赫兹水平）和大范围的调谐能力，而在高速以太网中，需要激光器具备高速直调的能力；至于在基于wDm-pon技术的高速接入网中，对可调激光器的成本控制是一个关键因素。
2.1窄线宽可调谐半导体激光器
目前成熟的，能够大规模使用的窄线宽可调谐半导体激光器主要有分布反馈（DFB）式激光器阵列，取样分布布拉格反射镜（SGDBR）激光器和外腔半导体激光器。DFB激光器阵列是在传统DFB激光器基础上发展而成的，但单个DFB激光器的调节范围有限，根本无法满足DwDm系统的要求。而DFB激光器阵列是将多个DFB激光器以并联的方式集成起来，每个独立的DFB激光器均采用同样的增益介质，但光栅的间距不同，因此它们具有不同的中心波长。这样一来，即使每个单独的DFB激光器的调节范围有限，通过级联的方式也能够获得大范围的调谐。由文献[9]可以知道，DFB半导体激光器线宽与激光器腔长及输出功率成反比。因此增加腔长及激光器工作时的输出功率便成了两种降低线宽的主要方式。普通相移DFB半导体激光器受限于强烈的空间烧孔效应，在制作长腔半导体激光器时，往往会在相移处聚集大量光子，导致该处增益降低甚至成为吸收区，使激光器工作在自脉动等非稳定状态。而空间烧孔效应亦随着激光器输出功率的增高变的更加严重。因此窄线宽DFB半导体激光器的主要技术难点是如何抑制空间烧孔效应。这个问题从DFB半导体激光器诞生之日起就一直是学者们研究的热点。主流的技术手段有多相移DFB半导体激光器，分布相移DFB半导体激光器。日本学者在90年代初便利用分布相移手段制作出了最小线宽达3.6kHz的超窄线宽DFB半导体激光器[10]。但是这类激光器光栅结构复杂，通常需要电子束光刻技术制作光栅，成本昂贵，因此一直都以实验室报道及理论分析为主，少有大规模产业应用。
单片集成取样光栅分布布拉格反射式（SGDBR）可调谐激光器由美国UCSB大学提出[11]，采用两个取样周期稍有不同的光栅，利用游标效应进行波长调节，调谐范围可达40nm以上。SGDBR激光器一般利用电注入改变折射率，因此调谐速度能够达到纳米级，是目前波长调谐速度最快的激光器，而且该类型激光器结构紧凑，输出光谱质量高，便于与半导体光放大器（Soa）、电吸收型（ea）调制器、马赫曾德尔（mZi）调制器集成。但是由于取样光栅具有Sinc型的光谱包络，因此输出功率不均匀，中心通道与边缘通道功率相差5dB以上[12]。利用集成的Soa可以明显改善输出功率的不均匀性，但是噪声特性会劣化，通常均为兆赫兹量级，因此不适合运用于超高速光网络中。SGDBR激光器一般最少有4个控制电极，输出波长是这4个电极的函数，导致控制算法相当复杂，测试成本高昂。在调制速度方面，SGDBR受限于较大的腔长，直接调制速率一般在5Gb/s以下[13]。为解决传统SGDBR激光器的问题，日本ntt公司、英国Bookham公司及武汉光迅公司相继提出了采用超结构光栅[14]，数字超模光栅[15]和数字级联光栅DBR激光器[16]，但是由于这些激光器均沿用了SGDBR激光器的设计理念，性能上还没有取得突破。但是单片集成可调激光器无疑是今后这方面工作的一个重要方向。
目前外腔可调谐激光器是可调谐激光器的一个主要类型，具有线宽窄、调谐范围大、输出功率高、较好的单纵模特性以及稳定性等优点，但是其体积一般较大，因此外腔可调谐激光器的应用主要集中在科研及测试领域，如Littrow型与Littman型外腔可调谐激光器。微光机电系统（memS）技术的出现，使得外腔激光器在功耗和体积上有了很大的改善。而ionon公司便是其中的代表，该公司的可调谐激光器采用Littman-mecalf结构，其原理如图1所示。该memS型外腔可调谐激光器能够封装在一个14针脚的蝶形管壳中，输出功率能够达到10mw以上，调节范围覆盖整个C波段。得益于低噪声电源的使用，该器件的线宽小于15kHz[17]。但是，为了实现连续无跳模调谐，该激光器采用了基于远端虚轴转动的memS反射镜，因此其驱动结构比较复杂，产品价格也相对较高。
emcore公司的窄线宽可调谐激光器是目前在100Gb/s相干光通信中应用最为广泛的一款产品，它基于原intel公司外腔可调谐激光器技术[18]，如图2所示。该器件的模式选择滤波器为两个级联的、由单晶硅制作的法布里-泊罗（F-p）标准具，利用游标效应，使得只有两个标准具透过峰峰值波长重合的纵模可以起振，而其他的纵模被抑制。通过温度精确控制标准具透过峰的峰值波长，从而能够实现波长的可调谐性。该产品调谐范围可覆盖C波段或L波段，在可调谐范围内可对任意波长进行调谐，输出功率为30mw以上，线宽小于100kHz以及边模抑制比（SmSR）大于45dB，在此设计中没有活动部件，稳定性好，但是为了实现波长的精密调谐，需要对这两个硅标准具进行精确的温度控制，具有一定的难度。
neC公司也提出了一种新型的基于双边外腔的可调谐激光器[19]。谐振腔内依次集成了增益管芯、准直透镜、熔石英标准具以及液晶反射镜，标准具的透射峰值位于itU-t定义的通信波长内，和液晶反射镜共同构成了该器件的模式选择滤波器，调节时仅需改变液晶反射镜的驱动电压便可选择不同波长输出。标准具同时还起到了波长锁定器的作用，避免了在输出端外加一个波长锁定装置。该器件的结构较为简单，输出功率大于20mw，通过优化标准具的端面反射率，其波长精度为±0.6GHz，测试线宽小于1mHz。Cyoptics（收购原pirelli公司的光学事业部）公司的可调谐激光器也采用了类似的结构，只是用一个硅基液晶（LCoS）反射镜代替了普通液晶反射镜。
2.2高速调制激光器
高速调制半导体激光器主要运用于100Gb/s及更高速率以太网，机房数据互连。在城域网络中，由于传输距离近，成本控制严格，因此要求半导体激光器芯片本身具备高速直接调制能力。目前直接调制DFB半导体激光器已经可以做到40Gb/s以上的调制速率。但是由于增益区载流子的瞬时变化引起折射率的相应改变，导致输出的激光波长振荡，光脉冲所含光谱严重展宽，传输光脉冲色散损耗大，限制信号的传输距离。单片集成的电吸收DFB激光器（emL）具备低成本、低功耗、小尺寸、传输距离远特点，可以用传统的DFB激光器管壳封装利于升级换代，大规模生产等优点使其已经成为10Gb/s光城域网及40Gb/s干线网的首选器件。100Gb/s及更高速率短距离通信中emL依然是各个通信器件厂商的首选方案。2005年，美国infinera公司率先实现了10×10Gb/s的光传输模块，单片集成了10个1550nm波段的DFB激光器，10个ea调制器及awG合波器。2012年，日本ntt公司则连续报道了两款规格相似的emL集成芯片，分别工作于4×25Gb/s及4×40Gb/s的模式，传输距离达到了40km。在该芯片单片内集成了4个1310nm波段的DFB半导体激光器，4个ea调制器及多模干涉耦合（mmi）合波器。
2.3低成本可调谐半导体激光器
由于可调谐激光器属于高端光电子器件，因此研制低成本的可调谐激光器一直是学术界和产业界的一个难点。虽然单片集成型可调谐激光器，如SGDBR可调谐激光器，是较为理想的方案，但受限于制作工艺和成品率等问题，其成本一直居高不下。在这方面一些韩国的研究者们进行了较多的工作，并提出了多种用于wDm-pon系统中低成本的激光器解决方案。其中，Yoon等人提出一种基于超辐射激光管和平面布拉格反射器的外腔可调激光器已经能够实现2.5Gb/s的直接调制实验，其基本结构如图3所示[20]。
为了降低该器件的成本，采用了无制冷的芯片并将其放置于一个晶体管外形罐型封装（tocan）中，因此在整个激光器中就避免了热电制冷器（teC）的使用，而teC正是可调激光器中成本较高的一个元件。
3研究进展
武汉邮电科学院从20世纪80年代开始即开始了通信用激光器的研制，陆续研制出10Gb/s无制冷直接调制DFB激光器、宽可调谐SGDBR激光器等器件。在窄线宽可调谐半导体激光器方面，目前已研制成功基于memS技术的宽可调谐窄线宽外腔激光器，能够实现C波段50GHz间隔的波长输出，输出功率大于20mw，线宽小于100kHz，其光谱和线宽特性如图4所示[21]。利用纳米压印技术，在中国率先研制成功多通道DFB阵列激光器、数字级联SGDBR激光器。传统窄线宽DFB激光器所需的复杂光栅亦可低成本高产出地实现量产，有望大幅度降低窄线宽DFB激光器的制作成本，为窄线宽DFB激光器的大规模使用铺平道路。
4结束语
随着光传输网，光以太网和光接入网都向着高速大容量的方向发展，光网络对激光器的性能要求越来越高。在高速光传输网中，由于采用了相干检测的方式，需要激光器具备大功率、窄线宽和宽范围调谐的能力，目前能够成熟商用的是主要是外腔型可调激光器。在高速以太网中，需要激光器具备高速直调的能力，对激光器的线宽和可调谐特性要求不高，因此emL是较为理想的选择。而在基于wDm-pon的高速接入网中，需要激光器具备较宽范围的调谐能力和极低的成本，而目前如何实现低成本的可调谐激光器仍旧是学术界和产业界的一个难点。
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