淺談激光大氣通信及其軍事應用

劉慶存　孫亞楠

摘 要：隨著社會信息化建設的不斷發展，人類對通信的要求越來越高，激光大氣通信以其獨特的優勢而備受重視，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展歷程，論述了激光大氣通信的優點，并由此對其軍事應用進行了闡述。

關鍵詞：激光大氣通信；優點；軍事應用

2014年6月6日，美國航天局宣布，該機構利用激光束從距離地面400多千米且高速運行的國際空間站上，將一段高清視頻傳送回地面。這項演示的成功可能會根本性地改變未來太空通信技術，標志著激光通信進入一個新的發展階段，更進一步增強人類對激光通信發展前景的信心。

通信是人類進行信息交流的重要手段，隨著科學技術的發展，人類已進入信息社會，信息量之大、信息增長速度之快前所未有，軍事通信作為現代戰爭的中樞神經系統，尤其受到各國軍方的高度重視，因此改進通信技術手段、提高通信速度、增強通信保密性是通信研究的重要內容。激光大氣通信由于其獨特的優勢而格外受到重視，但其發展歷程卻不是一帆風順的。

1 激光大氣通信簡要發展歷程

激光是一種特殊的光，因此提到激光通信，人們很自然地聯想到光通信。廣義地講，光通信不僅起源早，且在當今社會也被廣泛運用，如古時的烽火臺、現代的旗語、交通紅綠燈、信號彈等，都是利用光進行信息傳遞的；但從狹義上理解，這些都是用可見光進行的視覺通信，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，因為從通信技術上看，它們都帶有“噪聲”。

1960年7月，梅曼發明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得頻率穩定的光源。激光問世后，人們就產生了將激光應用于通信的想法。美、英、日、前蘇聯等國家，對激光大氣通信進行了深入研究。雖然在80年代中后期，激光大氣通信技術研究遇到“瓶頸“，但科學家們始終在堅持不懈地探求解決激光大氣通信技術問題，先后攻克激光大氣通信多項關鍵技術難題，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，使激光大氣通信進入了一個新的發展階段。

2 激光大氣通信的主要優點

人們之所以如此重視對激光大氣通信的研究，是因為激光束的高亮度、高頻率、良好的單色性和方向性，使激光大氣通信系統具有其他通信方式所不具備的獨特優勢。

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，以大氣為介質，不需要鋪設通信線路，若更換通信地點，也不需要重新鋪設線路從而節約成本。激光大氣通信的發射和接收天線一般由光學透鏡組成，設備簡單，占用的空間較小。若進行直視通信，安裝時間僅需數小時，這一點十分適合野戰部隊間的通信聯絡。

其次，激光大氣通信具有良好的保密性。由于激光光束極細，方向性又好，所以雖然激光大氣通信系統中發射端發出的激光束有一定的發散角，但其發散角相對無線電通信要小的多，通信中信息不會像無線電通信一樣向整個空間發送，對方若想接收到信號只能在激光束經過的很小區域內截獲，這對于一般采用不可見的紅外激光作為載波的通信系統是很難實現的，這對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，激光大氣通信不會占用目前已經嚴重擁擠的無線電通信頻段，各條通信線路之間也不會相互干擾。其通信帶寬很高，最高傳輸速率可達10Gbit/s，足以滿足現代戰爭對通信帶寬的要求。

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。目前還沒有實用化的針對激光載波的干擾措施，傳統電子戰方法不會對激光通信系統造成干擾，非常適合軍用通信對抗干擾性要求的需要。

3 激光大氣通信系統的軍事應用

軍事通信一直是保證作戰指揮順利達成的重要手段之一，特別是在現代信息化戰爭中，戰況瞬息萬變，錯綜復雜，如果沒有迅速、準確、保密和不間斷的通信，就不可能實現及時而有效的指揮和作戰。目前世界各軍事強國均投入大量的人力、財力和物力對激光大氣通信技術進行研究，使這一領域得到了較快發展，并積極付諸于實踐。在軍事激光大氣通信方面，如下幾個領域將大有作為。

第一，各指揮所之間的通信。在戰爭中，指揮所移動比較頻繁，鋪設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，對于相距不是很遠的指揮所，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。作戰部隊機動到達新的作戰區域后可以很快與其他部隊建立通信聯絡。另外，采用激光大氣通信系統時，通信協議疊加性強，能夠比較容易地實現各種數據類型的大容量、高速率傳送。

第二，戰場通信應急恢復。現代戰爭已經進入信息化作戰時代，加強信息化條件下新型戰爭形式訓練是世界各國軍隊訓練的重要內容。戰場上充滿著各種不確定因素，戰場態勢瞬息萬變，指揮員要充分掌握戰場全局信息和即時信息，才能掌握作戰的主動權，奪取戰爭的勝利。各作戰單元的信息必須及時傳送到指揮中樞，但現代戰爭中，通信設施恰恰是敵方破壞的重點，有線通信線路極易受到破壞，如果在短時間內無法恢復通信聯絡，其后果是非常嚴重的，這時激光大氣通信系統可以作為被毀壞的通信系統的臨時替代系統，迅速恢復通信。因此在未來作戰中，部隊可用光纖等有線通信方式連接各戰斗單元，再裝備激光大氣通信系統，以迅速恢復被中斷的通信聯絡。

第三，復雜地形等情況下的通信。野戰條件下，作戰區域地形有時很復雜，鋪設有線通信線可能會非常困難，這時采用激光大氣通信可實現高效、快速通信。另外，在某些地形十分險要的邊境線上，也可以利用激光大氣通信實現各哨所間的大容量通信需要。

第四，作戰單元間的機動協同通信。當前，坦克間、戰艦間、戰斗機間等作戰單元間的協同通信主要依靠無線電來實現。這種通信方式很容易受到敵方的強電磁干擾，也極易被偵聽。為了戰斗需要常常要求戰斗單元進行無線電靜默，利用激光大氣通信實現各戰斗單元之間的通信，是解決這一問題的一個很理想方案。

4 結束語

激光大氣通信經過多年的研究和發展，已取得長足的進步，其不可替代的通信優勢使人們對此充滿憧憬，并為此進行不懈的努力探索，相信隨著技術的進一步發展，影響激光大氣通信的技術障礙必將被逐步克服，激光大氣通信的發展前景將十分廣闊，其軍事通信價值更加突出。

參考文獻

[1]李秀娟.無線激光通信技術的軍事應用[J].光學技術，2007（11）增刊：106-107.

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