長(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)發(fā)展現狀

　　根據激光在大氣中的傳輸理論以及大量的外場(chǎng)實(shí)驗表明，波長(cháng)為8-14μm的長(cháng)波紅外激光所受到的大氣影響較近紅外激光要小，無(wú)線(xiàn)激光通信系統激光載波如采用長(cháng)波紅外波段將有助于降低大氣的影響，增加系統傳輸距離，提高通信系統穩定性，在一定程度上突破近紅外無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)在大氣信道中的局限性。長(cháng)期以來(lái)，器件不夠成熟是長(cháng)波紅外激光難以應用到無(wú)線(xiàn)激光通信系統的主要原因，然而隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，特別是一系列小型化、高性能長(cháng)波紅外關(guān)鍵器件的逐漸成熟，長(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)日益具有實(shí)用化價(jià)值。

　　長(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)發(fā)展現狀

　　其實(shí)早在2O世紀7O年代第一波無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)研究高峰時(shí)期，當時(shí)研制出的10.6μmCO2氣體激光器成為早期無(wú)線(xiàn)激光通信系統主要候選光源 由于當時(shí)技術(shù)條件的限制。制成的10.6μm無(wú)線(xiàn)激光通信系統體積龐大和功耗高。同時(shí)相應的器件沒(méi)有成熟，信號調制及檢測技術(shù)也不夠理想 進(jìn)入2O世紀9O年代，隨著(zhù)0.8μm波段及1.55μm波段器件的成熟，大部分無(wú)線(xiàn)激光通信系統均采用0.8-1.55μm波段的近紅外激光。由于近紅外短波長(cháng)光波在大氣中受到的影響較嚴重，使得近紅外無(wú)線(xiàn)激光通信系統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(zhù)器件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是一系列小型化、高性能長(cháng)波紅外關(guān)鍵器件的逐漸成熟，大氣中傳輸性能更為優(yōu)異的8-l4μ長(cháng)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(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光系統，采用功率為180mW、波長(cháng)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(shù)嶺國家實(shí)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(gè)傳輸距離為5km、可全天候工作的實(shí)驗系統，激光器輸出超過(guò)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(xué)Andrew Hood等人通過(guò)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(shí)際應用的新型長(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光通信系統的條件已基本滿(mǎn)足，而且認為8-14μm長(cháng)波紅外系統將可取代當前的0.8-1.55μm波段近紅外系統，成為下一代無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。

　　國內對采用新型器件的8-14μm無(wú)線(xiàn)激光通信系統技術(shù)研究極少，暫時(shí)還沒(méi)看到相關(guān)的研究論文發(fā)表。但值得一提的是，近年來(lái)國內8-14μm長(cháng)波紅外器件的發(fā)展十分迅速，中科院上海微系統與信息技術(shù)研究所等單位在部分長(cháng)波紅外光電器件領(lǐng)域的研究處于國內領(lǐng)先水平。

　　總而言之，新型8-14μm長(cháng)波紅外無(wú)線(xiàn)激光通信技術(shù)表現出了極大的技術(shù)優(yōu)勢，國外對此的研究已持續多年，關(guān)鍵器件技術(shù)發(fā)展極為迅速，進(jìn)行系統工程化的條件已基本滿(mǎn)足，當前各研究機構正積極努力將系統實(shí)用化、商品化。