１　引　言

　　人类对光通信的研究可以追溯到１９世纪７０年代中期。当时，英国人吉·特奈德发现，由于全反射的作用，光线可以在喷射的水流中传播。１８８０年ａｌｅｘａｎｄｅｒ　ｇｒａｈａｍ　ｂｅｌｌ发明了第一个光电话机用光束传声。但“光电话”的通信距离很短，且易受外界噪声的影响，实用价值不大。１９６０年由ｔｈｅｏｄｏｒｅｍａｉｍａｎ发明的红宝石可视激光器的出现，则大大改善了光通信的传输性能。但后来都主要应用在美国空与地和卫星与水下的军用通信。直到２０世纪９０年代，当激光器和光的调制技术都已成熟时，自由空间光通信才成为现实。而且近年来，随着连续波大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、空分复用和智能天线等技术的不断发展，无线光通信在传输距离、传输容量和可靠性方面都有了很大的改善，适用面也就越来越宽了。按照传输介质的不同，光通信系统可分为光纤通信、自由空间光通信和水下光通信。其中自由空间光通信又称无线光通信，是光纤通信和无线通信相结合的产物。他是指以激光波（ｍｈｚ）为载体，在真空或大气中传递信息的一种通信技术。和其他无线通信相比，他具有不需要频率许可证、频率宽、成本

　　低廉、保密性好，低误码率、安装快速、抗电磁干扰，组网方便灵活等优点。特别适合骨干网的扩建、光纤网络的备援、宽频接入、企业应用、无线基地台数据的回传等领域以及其他需要高速接取的终端。因此是继ｍｍｄｓ，ｌｍｄｓ接入到以ｉｅｅｅ　８０２．１１系列和ｈｉｐｅｒｌａｎ为代表的无线局域网接入，再到ｖｓａｔ宽带卫星接入，再加上以蓝牙、红外为代表的短程无线互联技术后的又一种有效解决“最后一公里”瓶颈的宽带无线技术。并且，随着光通信器件制造技术的飞速发展，企业对短距离高速率传输的需求越来越高，使得无线光通信技术又受到了各国军事和民用的关注。

　　２　自由空间光通信存在的主要问题和解决方法

　　尽管激光的定向性很好，保持窄波束，但波束还是会随传输距离的增加而慢慢变宽，超过一定距离后难以被正确接收。目前测试表明，在１　ｋｍ以下ｆｓｏ系统才能获得最佳的效率和质量。

　　２．１　自然因素作用

　　地球表面的大气层存在着很多的气体及各种微粒，还可能发生各种复杂的气象现象。由于ｆｓｏ的光信号裸露在大气中进行传输，势必会受到这些自然因素的影响。这些影响一般分为两部分：一部分来自于大气作用，另一部分来自于天气。

　　大气作用主要包括大气的折射引起的的波前失真。大气的衰减是指因大气对光束的吸收和散射作用引起的信号能量减弱。大气的散射作用，与大气中微粒的数目和大小有关，而且对于不同波长的电磁波，大气的衰减作用也不同。一般自由空间光通信都采用波长为１　５５０　ｎｍ，因为大气对该波长的衰减作用小，所以信号透过率高、传输距离远。同时，该波长属于红外光波，当射到人眼时，大部分能量都会被眼角膜吸收，不会对视网膜造成影响。另外，通过提高激光器的输出功率，也可以有效地克服大气衰减。一般采用固体激光器和半导体激光器。采用量子阱结构的单片集成振荡器放大器（ｍ－ｍｐｏａ）

　　结构的大功率半导体激光器仅用几百ｍａ就可以获得几ｗ单模功率。采用半导体泵浦的ｎｄ∶ｙａｇ激光器（ｄｐｓｓｌ）输出功率可达近几ｋｗ。而采用半导体激光器加光纤放大器（ｅｄｆａ）或半导体放大器（ｓｏａ）也可以获得高速率的大功率激光输出。２００１年８月ｉｓｒａｅｌ的ｏｒａｃｃｅｓｓ公司实现了使用ｅｄｆａ放大器的２５０　ｍ×２的再生传输，传输速率分别为２．５　ｇｂ／ｓ，１０　ｇｂ／ｓ以及３×２．５　ｇｂ／ｓ．其中ｗｄｍ传输分别使用１　５４５．３　ｎｍ，１　５４８　ｎｍ和１　５５３．３　ｎｍ。另外，提高探测器灵敏度、优化光学系统设计、增大接收望远镜、镀增透膜等也可以增加系统接收灵敏度，改善传输性能。

　　风力和大气温度的梯度变化会产生气穴，气穴的密度的变化将带来光折射变化，这样会引起波前失真，影响ｆｓｏ的通信质量。为消除这种影响可在发送和接收端分别使用自适应光学技术。也可用位于几个不同位置激光发射器同时发送同样的信息。几台激光发射器安装在同一地点，彼此间相距２００　ｍｍ，由于气穴体积非常小，最后总有一束激光束会被接收机正确收到。

　　另一个影响ｆｓｏ质量的因素就是天气，如雾、雨、雪等。ｆｓｏ受天气影响如表１所示。其中雨和雪会造成光信号失真，雾的影响最大，因为ｆｓｏ的波长接近雾粒，能量易被吸收，同时，雾粒呈现出棱镜的作用，使激光发生衍射，进而使光信号能量迅速衰减。解决方法包括增大发射率，增大发射口径和以微波作为备份手段等。其中，ａｉｒｆｉｂｅｒ推出了ａｉｒｆｉｂｅｒ５８００基于ｈｆｒ（ｈｙｂｒｉｄ　ｆｒｅｅ　ｓｐａｃｅ　ｏｐｔｉｃ／ｒａｄｉｏ）的系统，该系统采用７８５　ｎｍ激光通信＋６