无线光通信原理与应用

第1章 无线光通信概述1.1概述

1.2无线光通信的分类和应用

1.3本书的内容参考文献

第2章大气信道及其对无线光通信的影响2.1大气信道的特点·

2.1.1大气的分层

2.1.2大气的组成

2.2无线光通信的链路损耗

2.2.1大气传输损耗

2.2.2光束扩展损耗

2.2.3光学损耗

2.3大气湍流中的光传输理论·

2.3.1大气湍流的理论描述

2.3.2大气湍流对光传输的影响

2.3.3湍流影响下的光强起伏效应

2.3.4大气湍流影响下的无线光通信性能分析

2.4空-地斜程链路的无线光传输

2.4.1空-地斜程链路的大气传输损耗

2.4.2空-地斜程链路的大气湍流信道模型

2.5本章小结·

参考文献

第3章无线光通信系统

3.1无线光通信系统组成·

3.1.1系统组成及功能

3.1.2通信子系统

3.1.3 PAT子系统

3.1.4典型的PAT子系统结构

3.1.5无线光通信端设备实例

3.2无线光通信调制技术·

3.2.1单脉冲脉冲位置调制

3.2.2差分脉冲位置调制

3.2.3多脉冲脉冲位置调制

3.2.4解调及比较

3.3无线光通信中的关键器件

3.3.1光源

3.3.2光检测器

3.3.3窄带光学滤波器

3.3.4光学天线

3.4本章小结…

参考文献

第4章抑制大气湍流效应的技术4.1孔径平均…

4.1.1孔径平均技术的描述

4.1.2孔径平均因子的计算

4.2分集技术

4.2.1空间分集

4.2.2时间分集

4.2.3波长分集

4.3自适应光学

4.3.1波前探测自适应光学系统

4.3.2非波前探测自适应光学系统

4.4部分相干光·

4.4.1部分相干光的提出

4.4.2部分相干光的基本理论

4.4.3部分相干光的研究方法

4.5修正发射光束

4.5.1无衍射光束

4.5.2锋芒光束

4.6本章小结

……

第5章基于光子计数的弱光检测

第6章紫外光通信及紫外光通信网络

第7章逆向调制无线光通信

参考文献·

附录A

附录B

附录C

|第1章|无线光通信概述

1.1概述

无线光通信（Wireless Optical Communication，WOC)是以光波为载体，在自由空间传播以实现信息传递的通信方式，也称为自由空间光通信(Free Space Optical Communica-tion,FSO)。

实际上，人类对光通信的研究和应用也是从无线光通信开始的。早在三千多年前，我国历史上就有通过烽火狼烟来传递前方敌情的记载，这可以看作一个简单原始版本的无线光通信。随着科学技术的进步，人类对光通信的兴趣有增无减。1880年，美国人亚历山大·格雷厄姆·贝尔演示的人类历史上第一个利用光电器件设计搭建的光通信系统就是无线光通信系统，这个系统的通话距离最远达到了213m。1881年，贝尔发表了题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报道了他的光电话装置。贝尔发明的这个光电话虽然在商业上没有获得成功，但是他清晰地展示了现代光通信的基本原理和基本架构，甚至在贝尔本人看来，在他所有的发明中，这个光电话是他最伟大的发明。贝尔的光电话也被认为是近代无线光通信的开始，对未来光通信的发展影响重大且深远。

20世纪60-70年代，在激光器出现以后，人们对激光在通信方面的巨大潜力充满了兴趣，这一时期国际上掀起了研究无线激光通信的热潮。1961年美国贝尔实验室和休斯公司分别用红宝石激光器和氦-氖激光器进行了大气激光通信的实验。60年代中期，CO₂激光器和Nd：YAG激光器的发明，使大气激光通信又向前迈进了一步，尤其是CO₂激光器，它的波长为10.6um，是适合大气信道传输的低损耗窗口，逐渐成为大气激光通信的主要候选光源。60年代中期以后涌现了许多大气激光通信实验系统，其中包括10.6pm外差检测电视信号传输实验系统，传输距离为19英里；30Mb/s脉冲编码调制通信实验系统，传输距离为5英里；工作于10.6μm波长的224Mb/s脉冲编码通信实验系统等。与此同时，光调制技术和探测技术也得到了一定的发展。

在这一时期对光通信的研究中，研究人员同时也一直致力于获得理想的光传输介质以实现大容量通信。在华裔科学家高锟博士提出的低损耗光纤理论指引下，世界上第一根低损耗光纤于1970年问世。此后，光纤通信吸引了各国工业部门和研究机构极大的兴趣，光纤通信在技术上和应用上都获得了巨大的成功。此时的无线光通信由于受天气的影响而显得通信性能不够稳定，逐渐被冷落。

……

本书主要围绕无线光通信的原理、系统及应用等内容，对无线光通信信道模型及理论、无线光通信系统及关键技术、无线光通信新型应用及前沿发展进行论述，内容主要包括：1.绪论——线光通信历史及发展；2.无线光通信信道——主要包括大气的组成及对激光传输的影响，湍流大气中激光传输理论及建模，地地链路翻译复制搜索a涟路无线光通信系统性能分析；3.无线光通信系统——主要包括典型无线光通信系统的组成，强度调制直接检测(IM/DD)系统和相关光通信系统，光源和光发送机，光检测器和光接收机，自动捕获跟踪瞄准(PAT)子系统，调制解调技术；4.抑制湍流影响的关键技术——主要介绍抑制端流影响的孔径平均、空间分集、自适应光学、新型无衍射光束等关键技术；5.基于光子计数的光检测技术——主要介绍无线光通信中基于光子计数的弱光检测技术，以及相应的误码率性能分析：6.紫外光通信及网络——介绍紫外光通信的发展、器件、系统及关键技术，介绍基于紫外光通信的组网技术及应用领域；7.逆向调制无线光通信一一介绍新型逆向调制无线光通信技术的发展及应用，介绍逆向调制无线光通信系统的关键器件和信道传输特性；8.新谱段无线光通信一一介绍中远红外无线光通信技术的发展及应用，介绍中远红外无线光通信系统的关键器件和信道传输特性。