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水平艦艇的激光通訊技術上

发布时间:2019-04-30 20:58:52 编辑:笔名

海戰發展到今天,水面艦艇對通訊的要求愈來愈高,特別是在高度對抗的電磁環境下,保持高數據率和抗干擾的不間斷通信將是決定戰爭勝負的重要砝碼,傳統的短波、超短波通信由于頻率較低,信號傳輸指向性差,在無法滿足大數據傳輸速率的情況下又很容易被敵軍所截獲進行干擾甚至竊聽,因此一種新的水平艦艇通訊技術開始呼之欲出——這就是激光通訊技術。

激光首先是一种人造光。比较普通光源,其主要特点是可以发射相干光束,也就说每条光线其可以保持一致的频率、传播方向和固定的相位差,这种特性使得其很容易被辨认出来。而自然光常常是点光源的原子在时间和空间上的随机发射,因此在时间和空间上完全随机,也就没法携带特征信号。在实践中,一般使用Nd:YAG激光器作为光源。a

激光其次是一种电磁波。其波长一般在为微米到纳米级,在这样短的波长下,其震动频率非常高,因此在同样的时间内,就可以对更多的周期进行相位、频率和振幅进行编码,而这些编码正是代表着通信信息,因此其通信速率乃至可以比超短波快10万倍以上,而试验也证明,激光通信拥有Gbps的通讯速率,即便一部高清电影,在几秒内都可以下载完毕,而超短波通信速率在Kbps数量级上。

拥有这样快的传输速度,无疑会让更大范围,更多平台的传感器和非传感器单元接入整个海军作战络,在配合高性能计算机,完全可以实现空地天电四维态势共享,减少情报传输延迟和作战决策延迟,如果搭载在卫星上还可使千里之外的指挥部乃至通过高清视频来实时了解前方发生的动态,从而把整个作战体系更加高效的从上到下贯穿起来。那作战效能也会大大增加。

除了传输速率非常快之外,激光还拥有指向性高的特点,从而保证了其被截获的概率几率接近于0,如以人眼灵敏的波长550nm的激光进行通信时,如果激光光源的孔径为0.3m,则其发散角只有0.003°,即使从1000km的激光通信卫星下射,在海面的投影也只有几米,敌人如果想截获该信号,就必须位于该通信发散角之内,这在几十万平方公里的现代海战战场中概率几近为0。从而空间上确立了即使不进行复杂编码、调频等措施,激光通讯仍然非常保密。

激光通信技术将海军单位更紧密的连在一起,使作战效能大大增加

虽然有这么多的好处,但水平舰艇运用激光通信仍然存在很大的难度。

从能量角度看。光波是一种能量,在于水平舰艇通信时其传输媒介主要是大气,但大气明显是一种不规则的物理介质,其内含有空气份子、悬浮颗粒、水蒸气等多种物资,这这些物质本身对激光有折射和反射影响,会消耗激光终究到达目的地的能量,另外这些物质针对某些特定波段的光波,吸收效率非常高。这个现象在物理上很好理解,光波传输过程中遇到与其波长在同一数量级上的物质时就会带动起进行震动,从而把一部分能量分给这些物资,因此激光通讯的传输距离一直是为人所诟病的地方,特别是在云雪雾雨等复杂天气下,其通讯距离甚至无法突破10km级别。因此接收机的高灵敏度是一个难点。

美军已经利用舰载激光发生器进行过多次通信技术试验

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