光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。按光信号是否通过光纤传输，可分为有线光通信和无线光通信。按光传输媒质的不同，光通信又可分为光纤通信、自由空间光通信、蓝绿光通信和LED灯光通信等。自由空间光通信传输介质是大气，蓝绿光通信是海水，光纤通信是光纤。自由空间光通信又分近地大气光通信、卫星间光通信、星地间光通信。

       自由空间光通信与微波通信相比，具有调制速率高、频带宽、天线尺寸小、功耗低、保密性好、抗干扰和截获能力强、不占用频谱资源等特点；与光纤通信相比，具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本低、易于推广等优点。自由空间光通信可以在一定程度弥补光纤通信和微波通信的不足。自由空间光通信设备或天线可以直接架设在屋顶，既不需要申请频率执照，也无须敷设管道挖掘马路。在点对点系统中，在确定发/收两点之间视线不受阻挡之后，一般可在数小时之内安装完毕，投入运行。

       我的人生哲学就是工作，我要揭示大自然的奥秘，并以此为人类造福。我们短暂的一生中，我不知道还有什么比这种服务更好的了。—爱迪生（T.A.Edison）

        无线光通信端机由光学天线（望远镜）、激光发射/接收机、信号处理单元、自动跟瞄系统等部分组成。光发射机光源采用激光器（LD）或发光二极管（LED），光接收机采用PIN光电二极管或雪崩光电二极管（APD），无线光通信的模型如图12.1.1所示。

图12.1.1无线光通信的模型

       卫星光通信系统是相隔极远距离的光发射机和光接收机之间的高速数据传输系统，其技术难点来自于超远的距离、链路的动态变化和复杂的空间环境。光学系统是卫星光通信系统的主体，它的主要作用是由光发射机光学系统将需要传输的光信号有效地发向光接收机。卫星光通信光学系统的基本结构如图12.1.2所示，主要分为发射光路和接收光

路。发射光学系统主要由激光器、整形透镜组、瞄准镜和发射光学天线组成。接收光学系统主要由接收光学天线、分色镜、分光镜、滤光器和光探测器组成。在收/发共用的卫星光通信终端中，光学天线既用于发射光信号，也用于接收光信号。发射天线的主要作用是压缩发射光束发散角和缩短发射光路筒长，而接收光学天线的主要作用是扩大接收口径，以便接收到更多的光发射机光场功率。

       通常，天线采用卡塞格伦（Cassegrain）望远镜，它包含两个镜子，一个是抛物面柱形凹面镜，称为主镜，另一个是双曲凸面镜，称为副镜。卡塞格伦望远镜具有低成本和有限发散角的优点。

图12.1.2卫星光通信光学系统示意图

       发射天线有单（或多）天线发射/单（或多）天线接收，多天线发射/多天线接收可以抑制大气湍流的影响。

       滤光器有光阑空间光滤光器、带外背景光滤光片等。光阑空间滤光器是一个中心孔状的金属薄片，其作用是限制成像光束大小，以降低接收光噪声，并避免光接收机出现饱和情况。这可通过反馈光接收机输出信号电平，控制光阑的孔径大小来实现。带外背景光是噪声的主要来源，吸收滤光片可以消除特定环境光和太阳光，可以设计成带通、高通或低通滤光片。高通滤光器可以滤除一些太阳光辐射，得到波长为1550nm的入射信号光。干涉滤光片，如多层电介质镜（图4.4.1）就具有带通滤光特性。

       为使光反射机和光接收机之间的光路链路稳定，发射光学系统又分为信标发射子系统和信号发射子系统，而接收光学系统则进一步分为跟踪接收子系统和通信接收子系统。

       为完成系统双向互逆跟踪，空间光通信系统均采用收、发一体天线。由于半导体二极管激光器（LD）光束质量一般较差，要求天线增益高，结构紧凑轻巧、稳定可靠。目前天线口径一般为几厘米至25厘米。比如日本宇宙开发事业团研制的低轨（轨道高度600km）测试卫星终端，卡塞格伦望远镜天线孔径26cm，发射波长847nm，发射功率40mW，调制方式为非归零（NRZ）脉冲，数据速率49Mbit/s。