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激光通信 改變未來戰爭格局的新技術

2016-10-18

       通信,一直是保證作戰指揮順利達成的重要手段之一。特別是在現代信息化戰爭中,戰況瞬息萬變,錯綜復雜,如果沒有迅速、準確、保密和不間斷的通信,就不可能實現及時而有效的指揮和作戰。因此,目前世界各軍事強國均投入大量的人力、財力和物力對通信技術加強研究,使這一領域得到了極大的發展。

  時下常用的無線電通信最大優點是:迅速;而最大缺點是:保密性差,怕干擾(主要是電磁干擾和核爆炸產生的強電磁脈沖干擾)。有線電通信雖然比無線電通信保密性好一些,但也不是萬無一失,平時打固定電話,不是常聽到耳機中傳出一些不相干的聲音嗎?這就是話路串音現象,這種現象給竊聽提供了條件,只要將微型竊聽器接到電話線上,既可竊聽對方的軍事秘密,又可實施欺騙干擾,制造假軍情。

  伴隨著激光的產生,一種新穎奇特的通信——激光通信問世了。尤其是近年來,隨著光導纖維通信的高速發展,給激光通信帶來了明媚的春天,成為現代通信的“熱門”領域。激光通信依據傳輸介質的不同,主要分為光纖通信、大氣通信、空間通信和水下通信四類,其中最常見、發展最成熟的是大氣激光通信和光導纖維通信。

  大氣激光通信:炸不斷的線路

  大氣激光通信是以大氣為傳輸介質的激光通信。它有“兩不怕”:一不怕偵聽和干擾。由于激光頻率極高,光束極細,方向性又好(指哪射哪),所以用當今的電話設備無法偵聽,用電磁波更難以截獲和干擾。至于天空中電離層的變幻和騷動,地球兩極上空極光閃爍等對它影響也甚微,好似兩股道上跑的車,互不干擾,因此其通信穩定,話音質量良好。二不怕核輻射。一般無線電通信方式在核武器爆炸瞬間都要中斷一陣子,唯獨激光通信不受其害,這是因為核武器爆炸所產生的強電磁脈沖,并沒有激光的頻率高,所以干擾不了激光。同時,核武器爆炸所產生的強烈光輻射,屬于非相干光之類,盡管能量很強,但是不集中,向四面八方發散,即使能夠鉆進激光接收機,其強度相比也是微乎其微,除了會增加點噪聲外,無其它影響。難怪人們稱大氣通信是炸不斷的“線路”,能“氣死”核武器。

大氣激光通信不但可以傳送電話,還可以傳送數據、傳真、電視和可視電話等?,F在各國研究主要集中在增大通信距離,提高全天候性能和傳輸速率以及實現移動通信等方面。據報道,前蘇聯早已建造了一條直線距離為160-180公里的大氣通信系統;美國海軍電子中心則在17.6公里二氧化碳激光通信中實現了可通信率為99%的準全天候通信;日本用氦氖激光器在2公里線路上的傳輸速率達到1.544Kb/s。此外,美激光系統公司研制的系統中,裝有高倍雙目望遠鏡,可將活動目標放大20倍,從而解決了移動通信問題,可用于各種移動車輛、艦艇、高速直升機的移動通信。可見,激光大氣通信已成為現代保密通信的得力工具。

  光導纖維通信:通信“點對點”

  光導纖維通信,是以光導纖維為傳輸介質的激光通信,它更是神奇絕妙,別具一格。光信號在極細的玻璃絲中傳播,既不向外泄漏一絲一毫,外面雜亂無章的光束(陽光、燈光及各種紅外輻射)也休想竄進來興風作浪;至于空間那些喧鬧不堪的電磁波,因頻率相對太低,只好干瞪眼,在光導纖維外面“徘徊”,毫無辦法。此外,光導纖維通信還不會受大氣中的云、霧、雨、雪等自然條件所左右,因此通信質量良好,傳遞圖像清晰,傳輸數據誤碼率極低。

  在軍事應用上,光導纖維通信一樣可以大顯身手。如在短距離(幾百米)通信方面,可用于通信車廂內配線、各種作戰飛機內的數據傳輸母線、信號顯示及機內溫控、遙測等。據悉,光纖點對點通信鏈路已在F/A-18、AV-8B、“黑鷹”直升機等飛機中有良好表現。由于電磁干擾、電磁脈沖、高強度無線電頻率及定向能武器等嚴重威脅電控飛行的飛機安全,采用光纖系統實施“光控飛行”則不怕上述干擾,還可把機載設備重量減少90-320Kg;也可用于大型軍艦內的閉路電視系統,多路通信系統及數據顯示和傳輸以及各種天線的連接等。例如,美海軍“能抗毀的自適應光纖嵌入網”已實現實用化,并安裝于CG-47“Aegis”導彈巡洋艦、DDG51級導彈驅逐艦、“喬治·華盛頓”號航空母艦等裝備上。在中距離(幾百米至1公里)通信方面,光纜適宜于指揮所內通信配線,導彈、火箭的遙控和遙測,野戰計算機之間的連線等。在長距離(1公里至上百公里)通信方面,光纜還可用于雷達群傳送情報和數據傳輸,特別是低損耗、大容量海底光纜系統,為陸、海、空軍立體軍事戰略自動化通信網開辟了廣闊的前景。據報道,近期美國國防部列出了2010年十大國防技術,其中兩項是“光子學·光電子學”和“點對點通信”,而光纖通信在“點對點通信”中占有舉足輕重的地位。

  “光通信”展望:打造立體通信網

  目前,世界激光通信技術正在加速向實用化階段邁進。其發展主要有如下幾個方面:

  向長波段挺進。光導纖維通信之所以向長波段發展,是長波段激光在光導纖維中傳輸損耗較小的緣故。長波段光導纖維通信,還為實現光復用開辟了廣闊的前景,比如,現已成功地在0.85微米大波段上進行了三束光復用實踐,傳輸距離和接收端質量良好,各信道間的干擾失真很小,系統的傳輸信息量可提高3倍,即線路的利用率提高了3倍。未來,還可以做得更好。

  向集成光路方向發展。這里所說的集成光路,其基本原理與大規模集成電路很相似,它的實質就是把已經成熟的集成電路技術、微波技術應用到光頻波段上,從而制成精巧別致的微型集成光路。也就是說,把這些器件集成在一個很小的公共臺片上,最后構成具有一定功能的微型光學系統,從而實現微型化或超微型化。所以,集成電路的迅速發展,為光纜通信系統的小型化、超小型化創造了條件。

  實現直接光中繼。所謂直接光中繼,就是中繼器中的信號不再經過“光-電”,“電-光”交換過程,而是對光信號直接進行放大?,F在所使用的中繼器是再生式的,即先變電,電再變光。這種中繼器存在體積大,故障檢測麻煩等缺點。隨著長波段光電器件的出現,特別是長波段、低損耗、無色散光導纖維的研制成功,使直接實現光中繼變為可能。

  激光技術的出現,像當年半導體晶體管對整個電子技術的作用一樣,將對通信領域產生變革性的影響。不久的將來,將會出現一個光電“多兵種”聯合通信時代。即光纜與現代常規的通信手段相互巧妙搭配,構成現代化的立體通信網。而未來的通信,將由光電聯合通信過渡到光通信時代。到那時,現代的電話、電傳、電視等傳統電通信方式,將變成由大規模光集成的“光話”、“光報”、“光傳”、“光視”等嶄新的通信方式??傊す馔ㄐ判路f奇特,前途無量,在未來的戰爭中必將大顯神通。


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