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自由空間光通信（Free-Space Optical Columniation，簡稱FSO）是一種通過激光在大氣信道中實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)或多點(diǎn)對多點(diǎn)間語音、數(shù)據(jù)、圖像信息的雙向通信技術(shù)，介紹了自由空間光通信的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了應(yīng)用現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。
　自由空間；光通信技術(shù)；現(xiàn)狀；趨勢
　　
　　1 自由空間光通信的研究現(xiàn)狀
　　
　　1.1 基于光電探測器直接耦合的FSO系統(tǒng)
　　早在30多年前，自由空間光通信曾掀起了研究的熱潮，但當(dāng)時(shí)的器件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和大氣信道光傳輸特性本身的不穩(wěn)定性等諸多客觀因素卻阻礙了它的進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，隨著光纖制作技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、光通信系統(tǒng)技術(shù)的不斷完善和成熟，光纖通信在20世紀(jì)80年代掀起了熱潮，自由空間光通信一度陷入低谷。然而，隨著骨干網(wǎng)的基本建成以及最后一公里問題的出現(xiàn)，以及近年來大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光學(xué)天線的設(shè)計(jì)制作及安裝校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展和成熟，自由空間光通信的研究重新得到重視。
　　在國外，F(xiàn)SO系統(tǒng)主要在美英等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)達(dá)的國家生產(chǎn)和使用。到目前為止，F(xiàn)SO己被多家電信運(yùn)營商應(yīng)用于商業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，比較典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奧運(yùn)會(huì)上，Terabeam公司成功地使用FSO設(shè)備進(jìn)行圖像傳送，并在西雅圖的四季飯店成功地實(shí)現(xiàn)了利用FSO設(shè)備向客戶提供10OMb/s的數(shù)據(jù)連接。該公司還計(jì)劃4年內(nèi)在全美建設(shè)100個(gè)FSO城市網(wǎng)絡(luò)。而Airfiber公司則在美國波士頓地區(qū)將FSO通信網(wǎng)與光纖網(wǎng)（SONET）通過光節(jié)點(diǎn)連接在一起，完成了該地區(qū)整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
　　目前商用的FSO系統(tǒng)（見圖1）通常采用光源直接輸出、光電探測器直接耦合的方式，這種系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：
　　（l）半導(dǎo)體激光器出射光束在水平方向和垂直方向的發(fā)散角不同，且出射光斑較粗，因此我們需要先將出射光束整形為圓高斯光束再準(zhǔn)直擴(kuò)束后發(fā)射，這樣發(fā)射端的光學(xué)系統(tǒng)就較為復(fù)雜，體積也會(huì)相應(yīng)增大。
　　（2）在接收端，光斑經(jīng)光學(xué)天線會(huì)聚之后直接送入PD轉(zhuǎn)化為電信號。通常，我們需要提供點(diǎn)到點(diǎn)的，雙向的通信系統(tǒng)，這樣，F(xiàn)SO系統(tǒng)的每個(gè)終端都包括了激光器，探測器，光學(xué)系統(tǒng)，電子元器件和其中有源器件所需要的電源。這種系統(tǒng)的體積通常比較大，重量大，成本也比較高。從FSO系統(tǒng)終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出，完成一個(gè)簡單的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路需要6個(gè)OE轉(zhuǎn)換單元。隨著人們對帶寬的需求越來越高，PD的成本也越來越高，6個(gè)OE轉(zhuǎn)換單元大大增加了成本閉。
　　（3）FSO終端設(shè)備一般安裝于樓頂，如果終端中含有大量的有源設(shè)備，會(huì)給我們的安裝帶來了很多不方便。
　　（4）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很小。如果用戶所需要的帶寬增加，那么封裝在一起的整個(gè)FSO系統(tǒng)終端都需要被新的終端取代，安裝新設(shè)備的過程需要再次對準(zhǔn)，整個(gè)升級過程所需要的時(shí)間很長，給人們帶來巨大的損失。