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      人的影響有限而短暫，書(shū)的影響則廣泛而深遠(yuǎn)。                                                                 ——普希金

       藍(lán)綠光通信是光通信的一種，采用光波波長(zhǎng)為450~570nm的藍(lán)綠光束進(jìn)行通信。由于海水對(duì)藍(lán)綠波段的可見(jiàn)光吸收損耗小，因此藍(lán)綠光通過(guò)海水時(shí)，不僅穿透能力強(qiáng)，而且方向性極好，是深海通信的重要方式，另外還應(yīng)用于探雷、測(cè)深等領(lǐng)域。

      1963年，Duntley發(fā)現(xiàn)，海水在450~550nm波長(zhǎng)（對(duì)應(yīng)于藍(lán)色和綠色光譜）具有相對(duì)較低的吸收衰減特性，后由Gilbert等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，如圖12.3.1所示，這為水下光通信奠定了基礎(chǔ)。

      早期，水下藍(lán)綠光通信主要應(yīng)用于軍事目的，特別是在潛艇通信中。1976年，Karp評(píng)估了水下與衛(wèi)星終端之間進(jìn)行藍(lán)綠光通信的可行性。1977年，加利福尼亞大學(xué)研究人員建立了一種從海岸到潛艇的單向光通信系統(tǒng)，其發(fā)射機(jī)采用藍(lán)綠光激光源產(chǎn)生光脈沖，將其輸出光束聚焦發(fā)射到中繼衛(wèi)星上，然后再將光束反射到潛艇，如圖12.3.2所示。藍(lán)綠光由激光發(fā)生器產(chǎn)生，藍(lán)綠光不僅能有效地穿透海水，也能有效地穿透大氣，與其他單色光相比，不易被空氣中的水珠或云、霧吸收，它的這種通天入海的奇特本領(lǐng)引起了研究潛艇通信的科學(xué)家的重視。試驗(yàn)中，飛機(jī)從12km高空向海面發(fā)射一束藍(lán)綠光，結(jié)果一路暢通無(wú)阻，直達(dá)位于海面下300m深處的海豚號(hào)潛艇。潛艇也以相同的方式向飛機(jī)發(fā)送了信息，終于實(shí)現(xiàn)了水下與空中和地面進(jìn)行雙向通信的愿望。

圖12.3.1    水對(duì)藍(lán)綠光的吸收衰減譜

      1980年起，美國(guó)海軍進(jìn)行了6次海上大型藍(lán)綠光對(duì)潛通信試驗(yàn)，證實(shí)了藍(lán)綠激光通信能在大暴雨、渾濁海水等惡劣條件下正常進(jìn)行。

      1983年底，在黑海艦隊(duì)的主要基地附近，蘇聯(lián)也進(jìn)行了把藍(lán)綠光束發(fā)送到空間軌道反射鏡后再轉(zhuǎn)發(fā)到水下彈道潛艇的激光通信試驗(yàn)。

      1986年，美國(guó)一架裝備了藍(lán)綠激光器的P-3C飛機(jī)采用藍(lán)綠激光通信技術(shù)，向冰層下的潛艇發(fā)送了信號(hào)。1988年，美國(guó)完成了藍(lán)光通信系統(tǒng)的概念性驗(yàn)證。1989年，美國(guó)開(kāi)始著手研究提升飛機(jī)或衛(wèi)星平臺(tái)與水下潛艇間的激光通信性能。

      1989年~1992年，美國(guó)還實(shí)施了潛艇激光通信衛(wèi)星計(jì)劃，旨在實(shí)現(xiàn)地球同步軌道衛(wèi)星對(duì)潛激光通信。

      幾十年來(lái)，水下藍(lán)綠光通信仍局限于軍事應(yīng)用。迄今為止，只有少數(shù)有限的水下藍(lán)綠光通信產(chǎn)品在20世紀(jì)初商業(yè)化，例如有的系統(tǒng)可以在200m的距離上實(shí)現(xiàn)20Mbit/s的水下數(shù)據(jù)傳輸。

       吸收和散射是影響水下光衰減的兩個(gè)主要因素。吸收是一種能量傳遞過(guò)程，光子失去其能量并將其轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，如熱能和化學(xué)能（光合作用）。散射是由光與傳輸介質(zhì)的分子和原子的相互作用引起的。一般來(lái)說(shuō)，吸收和散射對(duì)這種系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生三種不良影響。首先，吸收使光的總傳播能量不斷降低，將限制通信距離；第二，散射將擴(kuò)展光束，導(dǎo)致接收器收集的光子數(shù)量減少，系統(tǒng)信噪比（SNR）降低；第三，由于光在水下散射，每個(gè)光子可能在不同的時(shí)隙到達(dá)接收器平面，產(chǎn)生多徑效應(yīng)，發(fā)生符號(hào)間干擾（ISI）和定時(shí)抖動(dòng)。這些因素將直接使系統(tǒng)誤碼率（BER）降低，為此，可使用前向糾錯(cuò)技術(shù)。另外，光束擴(kuò)散和多徑散射也會(huì)影響光在水下的傳輸。多徑散射是，光在海水中傳播時(shí)，光波被散射粒子散射而偏離光軸，形成多次散射。

       激光對(duì)潛通信系統(tǒng)可分為陸基通信、天基通信和空基通信三種系統(tǒng)形式。

（1）陸基通信系統(tǒng)

       由陸上基地發(fā)射臺(tái)發(fā)出強(qiáng)激光脈沖，經(jīng)衛(wèi)星上的反射鏡將激光束反射到所需照射的海域，實(shí)現(xiàn)與水下潛艇的通信。這種方式可通過(guò)星載反射鏡擴(kuò)束成寬光束，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的通信；也可以控制成窄光束，以掃描方式通信。

（2）天基通信系統(tǒng)