激光技术及其在现代通讯技术中的应用

激光技术及其在现代通讯技术中的应用

姓名：杨春有学号：20141060138

学院：信息学院专业：通信工程（国防）

摘要20世纪以来，激光是继原子能、计算机、半导体之后的又一重大科技发明。在有充分的理论准备和生产实践需要的背景下，激光技术应运而生。它一问世就获得了异乎寻常的快速发展。激光在现代通信领域有着广泛的应用。它在扩大通信容量，缓和通信频段拥挤，提高安全等方面都发挥着极为重要的作用。

关键词：激光通信技术现代通讯激光通信光子晶体能量衰减

引言

事实上，1916 年激光的原理被著名的物理学家爱因斯坦发现之后一直没有研制成功，原因在于科学实验所需要的器材没有现在发达，一直到1958 年激光才被首次成功制造。激光是计入20世纪，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，它的亮度非常之高，大约为太阳光的100亿倍。因此激光一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，也正是因为这个原因，历史悠久的光学科学和光学技术体会了新生的快乐，更重要的是导致整个一门新兴产业——激光产业——的诞生。

一激光通信的发展阶段

激光通信经历了大气通信和光波导（光纤）通信两个重要的发展阶段。CO2气体激光器是比较符合要求的早期通信用光源，其输出激光波长为10.6μm，在大气通行当中，信道传输的低损耗窗口要求的标准波长是10.6μm。早期的激光大气通信所用光源还包括YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等等。其中的早期激光大气通信曾经掀起了全球性的研究浪潮，大量的人力、财力和物力在这个阶段投入了进去，对激光大气通信进行了广泛的研究开发。但是这项研究只有少数的经济和技术力量雄厚的发达国家才能够承担得起。光纤波导通信技术大约与激光大气通信技术的研究工作同步展开，从而在技术上形成了激光无线通信和激光有线通信两种通信方式，这两种通信技术与传统通信技术大不相同。

腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块的处理能力不仅速度高而且容量特别大。微电子电路的多功能的逻辑控制、具有高强度并行操作功能的电子集成器件的优越性、光本身的高速传输能力、超高规模集成技术的优越性在垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵光接受发射模块当中得到了完美的体现。现代通信技术研究中，在激光通信领域，最引人瞩目的就要属垂直腔面发射激光器(VCSEL)了。包括制造成本很低、易与光纤耦合、阈值电流低、调制频率高、单模工作时温度和电流范围宽、易于集成等在内的特点都是垂直腔面发射激光器（VCSEL）的优点，这也是它一出世便被世人瞩目的重要原因。垂直腔面发射激光器（VCSEL）在激光通信当中最主要的用途就是作为信号光源，除了作为信号光源之外，它的应用非常广泛，例如在高速光开关、各种固体激光器的泵浦源、高密度光盘读写光源、图像处理与模式识别以及计算机芯片光互连和多值逻辑电路中都可以见到垂直腔面发射激光器（VCSEL）的靓丽身影。但是当前实际的研究情况表明，只有850nm的较短波长的垂直腔面发射激光器（VCSEL）在接入网中取得了比较广的实际应用效果，虽然现在市场上应经有了1310nm和1550nm长波长垂直腔面发射激光器（VCSEL）的产品推向市场，但是1310nm和1550nm长波长垂直腔面发射激光器（VCSEL）要想取得更好的发展必须完善自己的技术并逐渐走向成熟。在国际上，有许多国家和大公司均对垂直腔面发射激光器（VCSEL）的研究非常感兴趣；在国内，我国中科院半导体所、北京大学、吉林大学等单位在面发射激光器上都有非常深入的研究，也取得了累累硕果。

二光技术的发展机遇

新材料为激光通信技术的发展带来了机遇。近年来，随着科学技术发展的日新月异，新的激光材料正为激光通信事业的发展的注入活力，包括Ce：LiSAF、Ce：LiuF紫外可调谐晶体、超晶格非线性光学晶体、KBBF深紫外非线性光学晶体等在内的新激光材料正以前所未有的速度问世。在晶体光电子器件中发展势头最猛的要属光子晶体激光器。以人工晶体为基础材料的全固态激光器的发展趋势是研究出集高功率、多波长、宽调谐、长寿命、高稳定性于一体的全固态激光器。除此之外，在新结构方面最引人瞩目的是量子点激光器和微腔半导体激光器，前者虽然处于研究阶段，但是研究潜力大且体积小、冷却要求低；后者的主要用途就是以光源的形式应用在孤子通信系统之上。纵观整个激光通信系统的发展，世界范围内通信市场的萎靡不振也让激光通信经历了考验，遭遇了很多的苦难，当然也面临着许多的机遇。三光通信的业化和商品化

激光通信要实现产业化和商品化的道路还非常漫长。就目前的研究情况看来，激光通信有两个主要的研究和发展方向，第一是实现激光通信技术的实用化，第二是积极研发高功率光纤激光器。目前的高功率光纤激光器的连续输出光功率已经相当惊人，据资料显示现在已经在千万量级上，光功率密度可达数百MW/cm2。高功率光纤激光器的研制已经成为一个国家技术实力的代表之一，因而关于高功率光纤激光器的研制项目也纷纷上马，它的实用化的技术研究更是抢占激光技术的制高点的关键所在，所以国内各有关单位正在紧锣密鼓地研制相关的技术。路漫漫其修远兮，高功率光纤激光器实现产业化和商品化的道路还非常漫长，这其中还有许多关键技术需要解决。今后高功率光纤激光器的主要发展方向为：(1)提升高功率光纤激光器的性能；(2)采用各种增益介质(如光子晶体光纤等)和各种形状，以输出各种波长激光；(3)将其应用到光孤子通信和空间光通信领域，实现远距离和无差错通信。

四结论

在通信发展的迫切需求与新兴业务的不断驱动下，高度重视、扎实从事开拓激光技术市场的时机已经来到，相信不久的将来，激光技术会为我们展现出一幅别样的美景！

参考文献：

[1] 詹玉书, 空间光通信的激光发射和接收技术及模拟实验[J];半导体光电;1999年04期

[2] 陈翠华;自由空间光通信中光电子器件的现状分析[J];光电子技术与信息;2005年02期