激光通信技術(shù)與無線電通訊原理相似，即先將聲音信號(hào)調(diào)制到激光束上，然后把帶有聲音信號(hào)的激光發(fā)送出去。最后用接收裝置把音像信號(hào)檢出來。激光通信按其應(yīng)用范圍可以劃分為光纖通信和無線激光通信兩類。激光通信技術(shù)由于其單色性好、方向性強(qiáng)、光功率集中、難以竊聽、成本低、安裝快等特點(diǎn)，而引起各國的高度重視。

激光通信經(jīng)歷了大氣通信和光波導(dǎo)（光纖）通信兩個(gè)重要的發(fā)展階段。早期的激光大氣通信曾掀起了世界性的研究熱潮，許多經(jīng)濟(jì)和技術(shù)力量雄厚的發(fā)達(dá)國家在這個(gè)階段投入了大量的人力、財(cái)力和物力，對(duì)激光大氣通信進(jìn)行了廣泛的研究開發(fā)。早期的激光大氣通信所用光源多數(shù)為二氧化碳?xì)怏w激光器、YAG固體激光器、He-Ne氣體激光器等。二氧化碳?xì)怏w激光器輸出激光波長為10.6μm，此波長正好處在大氣信道傳輸?shù)牡蛽p耗窗口，是較為理想的通信用光源。與激光大氣通信技術(shù)研究基本同步展開的還有光纖波導(dǎo)通信，從而在技術(shù)上形成了激光通信中與傳統(tǒng)通信相對(duì)應(yīng)的激光無線通信（激光空間通信）和激光有線通信（激光光纖通信）。

1975年，世界上第一條光纖通信實(shí)驗(yàn)應(yīng)用線路在美國芝加哥開通，揭開了光纖通信應(yīng)用的序幕。此后，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，光纖通信從80年代起在全世界掀起了應(yīng)用的熱潮，并迅速被確認(rèn)為是地面有線通信最有發(fā)展?jié)摿Φ闹匾�的通信手段，以致得到了一日千里的發(fā)展和推廣應(yīng)用。與此同時(shí)，激光大氣通信技術(shù)由于器件技術(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一時(shí)得不到很好的解決和彌補(bǔ)，便在轟轟烈烈的光纖通信熱潮中，隱退得幾乎無影無蹤。

一段時(shí)間以來，激光大氣通信技術(shù)之所以難以得到應(yīng)有的發(fā)展和推廣應(yīng)用，存在的主要技術(shù)問題是：

對(duì)大氣信道衰減大及誤減隨機(jī)變化量大的補(bǔ)償技術(shù)問題; 大氣湍流的影響，使信道折射率發(fā)生不均勻的隨機(jī)變化，其結(jié)果使接收光斑發(fā)生所謂的閃爍現(xiàn)象和漂移現(xiàn)象。要削弱大氣湍流的影響，有許多技術(shù)工作要做；

驅(qū)動(dòng)功率小、轉(zhuǎn)換效率高、激光輸出功率大、調(diào)制帶寬及伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)單的激光發(fā)射器件的制作；靈敏度高、噪聲特性好，適合于常溫環(huán)境下工作的接收器件的制作；體積小、重量輕、光學(xué)特性好、便于安裝、調(diào)校的光學(xué)收發(fā)天線的制作；背景噪聲的濾除技術(shù)問題；如果采用窄帶光濾波技術(shù)，又是存在激光器的頻率穩(wěn)定技術(shù)；在機(jī)動(dòng)性要求高和工作平臺(tái)方位穩(wěn)定性差的場(chǎng)合應(yīng)用，自動(dòng)跟瞄技術(shù)也很關(guān)鍵。上述可歸納為：解決全天候、高機(jī)動(dòng)性和高靈活性穩(wěn)定可靠工作問題。

激光問世后，將激光應(yīng)用于通信的想法就隨之產(chǎn)生了。在國際上，美國、英國、日本、前蘇聯(lián)等國家，廣泛開展了對(duì)激光大氣通信的深入研究。

然而，進(jìn)入20世紀(jì)80年代中后期，國際國內(nèi)大部分從事激光大氣通信技術(shù)研究的單位相繼停止了進(jìn)一步研究。有的國家甚至還宣布了走激光大氣通信研究的路是一條“死胡同”，“走不通”。盡管如此，國內(nèi)外仍有單位和人員始終在堅(jiān)持不懈、孜孜探求解決激光大氣通信技術(shù)問題之路。

1998年，巴西AVIBRAS宇航公司公布了該公司研制的一種便攜式半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)。這種通過激光器聯(lián)通線路的軍用紅外通信裝置，其外形如同一架雙筒望遠(yuǎn)鏡，在上面安裝了激光二極管和麥克風(fēng)。使用時(shí)，一方將雙筒鏡對(duì)準(zhǔn)另一方即可實(shí)現(xiàn)通信，通信距離為1km，如果將光學(xué)天線固定下來，通信距離可達(dá)15km。1989年美國FARANT1儀器公司成功地研制出一種短距離、隱蔽式的大氣激光通信系統(tǒng)。1990年，美國試驗(yàn)了適用于特種戰(zhàn)爭(zhēng)和低強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)需要的紫外光波通信，這種通信系統(tǒng)完全符合戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的要求，通信距離為5~2km。如果對(duì)光束進(jìn)行適當(dāng)處理后，通信距離可達(dá)5~10km。

20世紀(jì)90年代初，俄羅斯隨著其大功率半導(dǎo)體激光器件的研制成功，開始了激光大氣通信系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)用化研究。隨后不久便相繼推出了10km以內(nèi)的半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)并在莫斯科、瓦洛涅什、圖拉等城市得以應(yīng)用。在瓦洛涅什城瓦涅什河兩岸相距離4km的兩個(gè)能源站（電力站）之間，五年前架設(shè)起了半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)傳輸8路數(shù)字電話。五年來，尤其是近三年以來，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。在距離瓦洛涅什城約200km以及在距莫斯科不遠(yuǎn)的地方，也開通了半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)線路�，F(xiàn)在，俄羅斯有關(guān)專家普遍認(rèn)為，半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)在一定的視距內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)全天候通信是完全可能的，也是很有潛力的。這種潛力主要體現(xiàn)在：

半導(dǎo)體激光大氣通信象其他無線電通信手段一樣，具有安裝便捷、使用方便的特點(diǎn)，很適合于在特殊地形、地貌及有線通信難以實(shí)現(xiàn)和機(jī)動(dòng)性要求較高的場(chǎng)所工作；半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)跟其他無線電通信手段相比，具有不擠占寶貴的無線電頻率資源、電磁兼容性好、抗強(qiáng)電磁干擾能力強(qiáng)、保密性好等特點(diǎn)。當(dāng)然其有效通信距離和帶寬還待進(jìn)一步提高；跟微波、毫米波通信相比，半導(dǎo)體激光通信系統(tǒng)在價(jià)格上也有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，是一種易于被市場(chǎng)和用戶接受的通信手段；在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)技術(shù)實(shí)用化后，半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)還是組建各種室內(nèi)、室外局域網(wǎng)的有效手段。正如國外有的專家所說的那樣，半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)對(duì)于城市中移動(dòng)電話蜂窩網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，有著不可低估的價(jià)值，因?yàn)樗�的合理�?yīng)用，會(huì)使蜂窩網(wǎng)中寶貴的頻率資源得到更加充分的利用。

隨著器件技術(shù)、工藝技術(shù)和地面通信系統(tǒng)技術(shù)的不斷成熟，半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)還是未來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的通信的有效手段，因此，在構(gòu)筑外層空間通信網(wǎng)上，半導(dǎo)體激光自由空間通信將發(fā)揮重要的作用。

各類器件技術(shù)和工藝技術(shù)的不斷完善成熟，也是半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)得以實(shí)用化的有力保證。在這方面，國外用于大氣激光通信的半導(dǎo)體激光和接收器件已商品化，目前，就發(fā)射功率和探測(cè)靈敏度而言，完全能滿足15km以內(nèi)的大氣通信系統(tǒng)需求。例如，近年來美國、日本及俄羅斯等國都相繼推出了適用于半導(dǎo)體激光大氣通信的大功率器件（含組合激光器件），連續(xù)輸出光功率從數(shù)十毫瓦到數(shù)瓦之間，脈沖輸出時(shí)蜂值功率有的還達(dá)到了靈敏十瓦的量級(jí)。此外，為使收發(fā)天線更加簡(jiǎn)單實(shí)用，俄羅斯還研制開發(fā)了收發(fā)合一的半導(dǎo)體組件。

在光學(xué)天線設(shè)計(jì)制作上，相關(guān)技術(shù)也不斷完善成熟。光學(xué)天線現(xiàn)在主要的構(gòu)成方式為：收發(fā)結(jié)合式、收發(fā)分離式和收發(fā)合一式。就俄羅斯而言，收發(fā)分離式是用得較多的方式。在光學(xué)天線內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，國外有效地采用了自適應(yīng)變焦技術(shù)以解決大氣信息道傳輸特性隨機(jī)變化時(shí)對(duì)通信造成的不利影響。實(shí)踐證明，自適應(yīng)變焦技術(shù)是一項(xiàng)有效的實(shí)用技術(shù)。

在光學(xué)天線的架設(shè)上，高效率地安裝校準(zhǔn)裝置和方法已經(jīng)試驗(yàn)成功�，F(xiàn)在，在俄羅斯僅需幾分鐘時(shí)間就可將一對(duì)半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)的天線架設(shè)好并使系統(tǒng)開通工作。

信號(hào)壓縮編碼技術(shù)的合理使用，為在半導(dǎo)體激光大氣通信目前還十分有限的調(diào)制帶寬內(nèi)（尤其是大功率下的有限帶寬）更大容量地傳輸多路信號(hào)提供了保證。光波窄帶濾波技術(shù)和光源穩(wěn)頻技術(shù)的成熟，可有效地排除背景光噪聲的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，這些技術(shù)在實(shí)用化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

上述各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的完善和成熟，為激光大氣通信技術(shù)實(shí)用化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，使得沉默了十余年之久的激光大氣通信技術(shù)正在悄然復(fù)興。

一項(xiàng)新技術(shù)最終能否得以實(shí)用化，排除市場(chǎng)因素而僅從技術(shù)因素而言，有的得依賴于這項(xiàng)技術(shù)中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)能否得到類似于發(fā)明性的重大突破才能得以實(shí)用，有的則可依賴各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的工藝技術(shù)不斷完善和成熟而實(shí)用化。筆者認(rèn)為，半導(dǎo)體激光大氣通信技術(shù)之所以能夠逐步得到推廣應(yīng)用，恐怕應(yīng)屬于后者的范疇。為了說明激光大氣通信技術(shù)在悄然復(fù)興這一主題，在這里還需補(bǔ)充說明的是，俄羅斯不但已在本國內(nèi)開始使用半導(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)，而且已向國外少量出口。目前俄羅斯正在與亞洲一些國家聯(lián)合開展半導(dǎo)體激光大氣通信組網(wǎng)技術(shù)的研究。美國在過去的一些年里，激光大氣通信的推廣應(yīng)用情況發(fā)展也不錯(cuò)，據(jù)悉在1996年里，激光大氣通信系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)值已達(dá)數(shù)千萬美元……。

總之，從現(xiàn)在起，激光大氣通信實(shí)用化技術(shù)應(yīng)該是一項(xiàng)值得人們引以高度重視的重要技術(shù)。

大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺(tái)激光通信機(jī)構(gòu)成的通信系統(tǒng)，它們相互向?qū)Ψ桨l(fā)射被調(diào)制的激光脈沖信號(hào)（聲音或數(shù)據(jù)），接收并解調(diào)來自對(duì)方的激光脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙工通信。圖1所示的是一臺(tái)激光通信機(jī)的原理框圖。圖中系統(tǒng)可傳遞語音和進(jìn)行計(jì)算機(jī)間數(shù)據(jù)通信。受調(diào)制的信號(hào)通過功率驅(qū)動(dòng)電路使激光器發(fā)光，從而使載有語音信號(hào)的激光通過光學(xué)天線發(fā)射出去。另一端的激光通信機(jī)通過光學(xué)天線將收集到的光信號(hào)聚到光電探測(cè)器上，然后將這一光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將信號(hào)放大，用閾值探測(cè)方法檢出有用信號(hào)，再經(jīng)過解調(diào)電路濾去基頻分量和高頻分量，還原出語音信號(hào)，最后通過功放經(jīng)耳機(jī)接收，完成語音通信。當(dāng)開關(guān)K擲向下時(shí)，可傳遞數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)間通信，這相當(dāng)于一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)。它由計(jì)算機(jī)、接口電路、調(diào)制解調(diào)器、大氣傳輸信道等幾部分組成。

接口電路將計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器連接起來，使兩者能同步、協(xié)調(diào)工作；調(diào)制器把二進(jìn)制脈沖變換成或調(diào)制成適宜在信道上傳輸?shù)牟ㄐ�，其目的是在不改變傳輸結(jié)果的條件下，盡量減少激光器的發(fā)射總功率；解調(diào)是調(diào)制的逆過程，把接收到的已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反變換，恢復(fù)出原數(shù)字信號(hào)將其送到接口電路；同步系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其作用是使通信系統(tǒng)的收、發(fā)端有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，步調(diào)一致。