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成果推介: 自由空间光通信
栏目:成果推介 发布时间:2020-06-05
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现代通信技术主要以无线电波为载体,但其具有频带有限、容易泄密、易被压制的缺点。无线电波频带有限,民用无线电波频带需要经过严格、复杂的审批手续。

           

全向固态跟踪光通信样机

项目负责人

王元庆

南京大学电子科学与工程学院  教授/博士生导师

 研究方向

三维成像、现代显示

一、项目背景

现代通信技术主要以无线电波为载体,但其具有频带有限、容易泄密、易被压制的缺点。无线电波频带有限,民用无线电波频带需要经过严格、复杂的审批手续。国际上亦存在频带抢占问题,例如目前最好的卫星导航频带已被美、俄抢占,而我国只能选择次优频段。以无线电波为载体的通信方式属于广播通信,因此可接收范围极广,其易造成信息泄密事故。在电子对抗作战中,以无线电波为载体的通信技术极易受到干扰而造成通信中断。例如,海湾战争开战前 24 小时,美军实施“白雪”行动,使用宽带强功率压制式扰,造成伊军大部分通信中断。

自由空间光通信技术以光波为通信载体,并以大气或真空为传输介质。自由空间光通信技术结合了光纤通信与微波通信的优点。从理论上来讲,自由空间光通信技术的传输带宽与光纤通信的传输带宽相同,只是光纤通信以光纤为光束传输介质,而自由空间光通信以大气或太空为光束传输介质。与微波通信技术相比,自由空间光通信多采用红外波段的光束为信息载体,其具有相当丰富的频谱资源,不需要申请频谱资源,这一点是微波通信及无线通信所无法比拟的。此外,自由空间光通信适用于任何环境,不依赖于某种特定的通信协议,支持现有的 SDH、ATM、以太网及快速以太网,其通信速率可高达 10Gbit/s,可适于传输文字、语音及图像信息。特别的,自由空间光通信不受地理环境限制,可直接架设于屋顶、江河湖海、山顶、车辆、船舶、飞机及卫星上,完成地对地、地对空、空对空等多种环境下的通信任务。甚至可直接对室内照明系统原位改造,利用室内现有照明光源完成通信节点建设。优于传统光纤通信的是,其无需架设通信光纤,可在极短时间内建立起通信链路,这对于军事上通信中断后迅速恢复通信有着极为重要的意义。自由空间光通信节点可随时拆卸并转移,有利于建设成本控制。最后,自由空间光通信的安全性非常显著,其通信波束发散角小,具有极好的方向性,因此有利于信息保密。使得敌方的窃取、拦截、干扰变得几乎不可能。即使敌方在光束传播路径上对信号拦截窃取亦会造成我方通信中断,使得信号拦截能够被及时发现。
二、项目概述

项目已完成一期样机的研制工作,并成功进行外场试验,成功实现高频调制红外光信号的发射接收,高频调制红外光信号、手动拍发可见光信号共轴一体化收发功能验证。实现晴好、阴雨及恶劣天候外场远距离通信。 

、技术特点

1. 以高频编码调制信号驱动超大功率红外光源,形成高频编码调制红外光,并以此为信号发送载体,有效提高通信安全性及抗干扰能力。

2. 实现红外光及可见光共轴一体化接收、发射。使得通信节点更加紧凑,降低系统成本,提高通信对准精度。

3. 高效光信号收集光学装置。利用自主研发光学漏斗光信号收集结构,可大大提高光能量收集效率,从而大大提高探测器输出信号强度,增加通信距离。

项目技术指标能够达到以下要求:

1. 通信距离:大于20公里;

2. 通信速率:大于100Kbps;

3. 通信环境:昼夜通信。

四、‍应用领域和市场前景

自由空间光通信是未来空间信息传输最具竞争力的技术。在民用领域,它可以解决基于传统微波、无线通信技术高速传输海量数据的技术瓶颈。在军事领域,现代战争多在复杂多变的电磁环境中展开,电磁环境效应直接影响着武器装备战斗能效的发挥,而现代战争信息压制成为真正发起攻击之前的必经步骤。空间光通信技术因其节点架设便捷、通信链路建立迅速、通信保密性极好、具有良好的抗信息压制性能而可在军事领域具有极其重大的应用价值。

 

 

南京大学深圳研究院联系方式:

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许老师:0755-61865676-8033,xu040202@njusz.com