淺談激光大氣通信及其軍事應(yīng)用

劉慶存　孫亞楠

摘 要：隨著社會(huì)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，人類對(duì)通信的要求越來越高，激光大氣通信以其獨(dú)特的優(yōu)勢而備受重視，尤其在軍事通信中更是如此。文章簡要回顧了激光大氣通信的發(fā)展歷程，論述了激光大氣通信的優(yōu)點(diǎn)，并由此對(duì)其軍事應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：激光大氣通信；優(yōu)點(diǎn)；軍事應(yīng)用

2014年6月6日，美國航天局宣布，該機(jī)構(gòu)利用激光束從距離地面400多千米且高速運(yùn)行的國際空間站上，將一段高清視頻傳送回地面。這項(xiàng)演示的成功可能會(huì)根本性地改變未來太空通信技術(shù)，標(biāo)志著激光通信進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，更進(jìn)一步增強(qiáng)人類對(duì)激光通信發(fā)展前景的信心。

通信是人類進(jìn)行信息交流的重要手段，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類已進(jìn)入信息社會(huì)，信息量之大、信息增長速度之快前所未有，軍事通信作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，尤其受到各國軍方的高度重視，因此改進(jìn)通信技術(shù)手段、提高通信速度、增強(qiáng)通信保密性是通信研究的重要內(nèi)容。激光大氣通信由于其獨(dú)特的優(yōu)勢而格外受到重視，但其發(fā)展歷程卻不是一帆風(fēng)順的。

1 激光大氣通信簡要發(fā)展歷程

激光是一種特殊的光，因此提到激光通信，人們很自然地聯(lián)想到光通信。廣義地講，光通信不僅起源早，且在當(dāng)今社會(huì)也被廣泛運(yùn)用，如古時(shí)的烽火臺(tái)、現(xiàn)代的旗語、交通紅綠燈、信號(hào)彈等，都是利用光進(jìn)行信息傳遞的；但從狹義上理解，這些都是用可見光進(jìn)行的視覺通信，是非常原始的方式，稱不上是完全意義上的光通信；真正意義上光通信指的是運(yùn)用光作為載體而傳送信息的通信方式。光在大氣中的傳送要受到氣象條件的限制，此外，太陽光、燈光等光源，并不適合作為通信光源，因?yàn)閺耐ㄐ偶夹g(shù)上看，它們都帶有“噪聲”。

1960年7月，梅曼發(fā)明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得頻率穩(wěn)定的光源。激光問世后，人們就產(chǎn)生了將激光應(yīng)用于通信的想法。美、英、日、前蘇聯(lián)等國家，對(duì)激光大氣通信進(jìn)行了深入研究。雖然在80年代中后期，激光大氣通信技術(shù)研究遇到“瓶頸“，但科學(xué)家們始終在堅(jiān)持不懈地探求解決激光大氣通信技術(shù)問題，先后攻克激光大氣通信多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，使激光大氣通信的距離不斷提高，如前文所述，2014年6月5日，美國航天局將激光大氣通信的距離提高到400多千米，使激光大氣通信進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。

2 激光大氣通信的主要優(yōu)點(diǎn)

人們之所以如此重視對(duì)激光大氣通信的研究，是因?yàn)榧す馐母吡炼?、高頻率、良好的單色性和方向性，使激光大氣通信系統(tǒng)具有其他通信方式所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢。

首先，激光大氣通信具有良好的便捷性。利用激光大氣通信時(shí)，以大氣為介質(zhì)，不需要鋪設(shè)通信線路，若更換通信地點(diǎn)，也不需要重新鋪設(shè)線路從而節(jié)約成本。激光大氣通信的發(fā)射和接收天線一般由光學(xué)透鏡組成，設(shè)備簡單，占用的空間較小。若進(jìn)行直視通信，安裝時(shí)間僅需數(shù)小時(shí)，這一點(diǎn)十分適合野戰(zhàn)部隊(duì)間的通信聯(lián)絡(luò)。

其次，激光大氣通信具有良好的保密性。由于激光光束極細(xì)，方向性又好，所以雖然激光大氣通信系統(tǒng)中發(fā)射端發(fā)出的激光束有一定的發(fā)散角，但其發(fā)散角相對(duì)無線電通信要小的多，通信中信息不會(huì)像無線電通信一樣向整個(gè)空間發(fā)送，對(duì)方若想接收到信號(hào)只能在激光束經(jīng)過的很小區(qū)域內(nèi)截獲，這對(duì)于一般采用不可見的紅外激光作為載波的通信系統(tǒng)是很難實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)需要高度保密的軍事通信而言尤為有利。

第三，激光大氣通信具有良好的頻譜特性。激光頻率極高，激光大氣通信不會(huì)占用目前已經(jīng)嚴(yán)重?fù)頂D的無線電通信頻段，各條通信線路之間也不會(huì)相互干擾。其通信帶寬很高，最高傳輸速率可達(dá)10Gbit/s，足以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭對(duì)通信帶寬的要求。

第四，激光大氣通信具有良好的抗干擾性。與光纖通信類似，激光大氣通信也具有良好的抗干擾性。目前還沒有實(shí)用化的針對(duì)激光載波的干擾措施，傳統(tǒng)電子戰(zhàn)方法不會(huì)對(duì)激光通信系統(tǒng)造成干擾，非常適合軍用通信對(duì)抗干擾性要求的需要。

3 激光大氣通信系統(tǒng)的軍事應(yīng)用

軍事通信一直是保證作戰(zhàn)指揮順利達(dá)成的重要手段之一，特別是在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)況瞬息萬變，錯(cuò)綜復(fù)雜，如果沒有迅速、準(zhǔn)確、保密和不間斷的通信，就不可能實(shí)現(xiàn)及時(shí)而有效的指揮和作戰(zhàn)。目前世界各軍事強(qiáng)國均投入大量的人力、財(cái)力和物力對(duì)激光大氣通信技術(shù)進(jìn)行研究，使這一領(lǐng)域得到了較快發(fā)展，并積極付諸于實(shí)踐。在軍事激光大氣通信方面，如下幾個(gè)領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?/p>

第一，各指揮所之間的通信。在戰(zhàn)爭中，指揮所移動(dòng)比較頻繁，鋪設(shè)有線通信線路比較困難，且目前所廣泛采用的無線電通信由于其輻射范圍廣，很容易被敵方截獲。因此，對(duì)于相距不是很遠(yuǎn)的指揮所，采用激光大氣通信將是一種既方便快捷又安全的通信方式。作戰(zhàn)部隊(duì)機(jī)動(dòng)到達(dá)新的作戰(zhàn)區(qū)域后可以很快與其他部隊(duì)建立通信聯(lián)絡(luò)。另外，采用激光大氣通信系統(tǒng)時(shí)，通信協(xié)議疊加性強(qiáng)，能夠比較容易地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)類型的大容量、高速率傳送。

第二，戰(zhàn)場通信應(yīng)急恢復(fù)。現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)進(jìn)入信息化作戰(zhàn)時(shí)代，加強(qiáng)信息化條件下新型戰(zhàn)爭形式訓(xùn)練是世界各國軍隊(duì)訓(xùn)練的重要內(nèi)容。戰(zhàn)場上充滿著各種不確定因素，戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變，指揮員要充分掌握戰(zhàn)場全局信息和即時(shí)信息，才能掌握作戰(zhàn)的主動(dòng)權(quán)，奪取戰(zhàn)爭的勝利。各作戰(zhàn)單元的信息必須及時(shí)傳送到指揮中樞，但現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，通信設(shè)施恰恰是敵方破壞的重點(diǎn)，有線通信線路極易受到破壞，如果在短時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)通信聯(lián)絡(luò)，其后果是非常嚴(yán)重的，這時(shí)激光大氣通信系統(tǒng)可以作為被毀壞的通信系統(tǒng)的臨時(shí)替代系統(tǒng)，迅速恢復(fù)通信。因此在未來作戰(zhàn)中，部隊(duì)可用光纖等有線通信方式連接各戰(zhàn)斗單元，再裝備激光大氣通信系統(tǒng)，以迅速恢復(fù)被中斷的通信聯(lián)絡(luò)。

第三，復(fù)雜地形等情況下的通信。野戰(zhàn)條件下，作戰(zhàn)區(qū)域地形有時(shí)很復(fù)雜，鋪設(shè)有線通信線可能會(huì)非常困難，這時(shí)采用激光大氣通信可實(shí)現(xiàn)高效、快速通信。另外，在某些地形十分險(xiǎn)要的邊境線上，也可以利用激光大氣通信實(shí)現(xiàn)各哨所間的大容量通信需要。

第四，作戰(zhàn)單元間的機(jī)動(dòng)協(xié)同通信。當(dāng)前，坦克間、戰(zhàn)艦間、戰(zhàn)斗機(jī)間等作戰(zhàn)單元間的協(xié)同通信主要依靠無線電來實(shí)現(xiàn)。這種通信方式很容易受到敵方的強(qiáng)電磁干擾，也極易被偵聽。為了戰(zhàn)斗需要常常要求戰(zhàn)斗單元進(jìn)行無線電靜默，利用激光大氣通信實(shí)現(xiàn)各戰(zhàn)斗單元之間的通信，是解決這一問題的一個(gè)很理想方案。

4 結(jié)束語

激光大氣通信經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，已取得長足的進(jìn)步，其不可替代的通信優(yōu)勢使人們對(duì)此充滿憧憬，并為此進(jìn)行不懈的努力探索，相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，影響激光大氣通信的技術(shù)障礙必將被逐步克服，激光大氣通信的發(fā)展前景將十分廣闊，其軍事通信價(jià)值更加突出。

參考文獻(xiàn)

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