【关键词】无线通信；微波通信；激光通信
一、无线通信概述
1895年，意大利的G·马可尼利用电火花产生的电磁波先后在9m、975m和3000m的地方收到电报信号，由此开辟了无线通信的先河。经过一个多世纪的发展，无线通信从理论到技术到系统发生了巨大变化，在当前信息化时代的建设中扮演着越来越重要的角色。
无线通信是指利用电磁波的辐射及传播，通过空间传送信息的通信方式。无线通信较有线通信的优点在于其通信不受时间、地点的限制，具有高度的机动性和灵活性，架设时间段且方便，可适用于各种场合，尤其在自然灾害以及山区等不易铺设有线通信线路的地方使用更加方便，可靠性高。因此无线通信从一开始就受到广泛关注且迅猛发展。
无线通信起初使用的频率较低，频率范围较窄，波段主要限于长波和中波。随着技术的不断发展进步，频率的使用范围越来越宽。目前，无线通信按使用的频率进行划分可以划分为：极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波以及微波通信。此外由于激光具有方向性，相干性以及单色性好等特点，且光波也是一种电磁波，因此，激光通信也属于无线通信的范畴。
二、无线通信的发展
在无线通信的初期，受技术条件的限制，人们大量使用长波及中波进行通信。到20世纪20年代初人们发现了短波并将其应用于通信中，短波通信在20世纪60年代卫星通信兴起前一直是远程的国际通信的重要手段。
在众多的无线通信中，微波通信传输性能稳定，频率高带宽宽，因此其通信容量较大，可传送综合业务信息。此外由于微波波长较其它长波的波长短，因此同尺寸的微波天线可以获得更高的增益。相对于其它波段微波通信系统建设速度陕，灵活性更高。因此，微波通信自上世纪40年代产生时就成为了长距离大容量的地面干线无线通信的重要手段。微波通信在此之后备受关注并得到了迅速的发展。
微波是频率在300MHz-300GHz之间，波长通常为1m-1mm的电磁波。在微波频段，由于频率很高，电磁波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是视线距离内的直线传播，称为视距传播。微波与短波相比传播稳定，但其传播受大气折射和地面反射的影响。此外，对流层中的大气湍流气团对微波有散射作用，利用这种散射作用可以实现微波的超视距传播。
微波通信是指用微波作为载波来载送信息的通信方式。微波通信采用中继传输。微波通信按其传送信号可分为模拟微波通信和数字微波通信。
起初模拟微波通信传输容量可达2700路，也可同时传输高质量彩色电视信号。由于数字微波通信有诸多优点，之后逐步进入中容量乃至大容量的数字微波传输。上世纪80年代中期以来，随着自适应衰落对抗技术以及高状态调制与检测技术的发展，使数字微波通信产生了革命性的变化。特别是高速多状态自适应编码调制解调技术与信号处理及信号检测技术的发展，使得数字微波通信技术在卫星通信、移动通信、全数字高清电视传输、通用高速有线/无线接入的信号设计及信号处理等诸多领域发挥着重要的作用。目前，数字微波通信和光纤通信、卫星通信并称现代通信传输三大支柱。数字微波通信作为微波通信的主流快速的发展并拥有良好的前景。
但微波通信也存在着一些缺点，例如其传输应具备视距传输条件，两站之间传输距离不是很远（一般不超过50km），另外频率必须通过申请，通信容量不能做到很大，因此人们在追求另外一种通信容量更大的无线通信方式——激光通信。
三、一种很有前途的无线通信方式——激光通信
纵观通信发展史，从明线到中短波到同轴电缆再到微波、卫星通信以及光纤通信，有线、无线不断交错发展，实质上是带宽资源的不断开发以及扩展利用的过程。由于激光频率更高带宽更宽，无疑使激光通信成为人们继微波通信后作为无线接入手段的又一焦点。
激光通信是指应用具有方向性和单色性好的激光作为载波来传输信息的通信方式。激光通信是实现全球高速、实时通信的有效手段，具有很大的民用和军事应用潜力。激光通信按应用环境来分可分为大气激光通信和自由空间激光通信。按接收体制可以分为直接探测的激光通信和相干探测的激光通信。相干探测体制较直接探测具有灵敏度高，中继距离长，频率选择性好，通信容量大，可实现多种调制方式等优点。
随着高性能激光器以及光电探测器的研制开发以及光通信技术的发展，激光通信作为新兴的宽带无线接入方式受到人们广泛的关注。它能有效的解决通信容量瓶颈问题，具有广阔的应用前景。
激光通信具有以下优点：
1、良好的安全保密性
由于激光的高指向性使它的发射光束发散角很小，方向性好，使得其具有截获困难因而具有极高的保密性。
2、设备尺寸小
由于激光波长短，因此在同样功能情况下，光学收发天线的尺寸要比微波通信的天线尺寸要小的多，同时其具有功耗小、体积小、重量轻等优点。
3、架设迅速
激光通信设备体积小，重量轻，使得通信架设组网速度快，只需在通信节点上安装设备，适合作为故障应急通信链路以及通信干线无法到达的区域的通信。
4、具有极高的通信容量
理论上用激光作为载波通信，一束光可以同时传输100亿路通话信路，目前实际做到可同时传送几千至几万路通话信路。
5、无需频率许可证
激光通信频率工作在350THz以上，设备间无射频信号干扰，所以目前无需申请使用许可证。
基于以上优点，激光通信受到各国的广泛关注，投入了大量人力、财力和物力。研制出了不少的通信产品。
四、无线通信的展望
为了满足人们对通信多样化的需求，未来的通信网将向数字化、综合化、宽带化、智能化以及个人化的方向发展。未来通信也必将是以光纤通信为主干网，无线通信为补充的通信网格局。无线通信必将发挥其可移动，灵活性高，稳定性好的巨大优势，实现对未来通信网的无缝覆盖。此外，可以预见，激光通信的诸多优点使得其作为下一代无线通信发展的方向有着巨大的发展空间和诱人的发展前景。
参考文献
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20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透，形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此，可以这么说，现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学，光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术，是电子技术与光学技术相结合的产物，光电子技术是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时，随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展，其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高，加快了这些学科之间的交叉融合，从而诞生了很多边缘学科，比如生物光子学、光医学等。综上所述，可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括：光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中，光度学基本知识是最基础的内容，包括：电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括：光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础，而对于电子信息工程专业的学生来说，这些知识点比较抽象，为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣，因此，在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点，同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。
比如：在讲解激光是如何产生的时候，可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理；在讲解激光器的结构和工作原理时，可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述；在介绍各种典型的激光器时，最好收集到它们的实物照片进行讲解；在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时，最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性，相应的公式表达尽量简洁化，然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括：光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念，电子信息工程专业的学生易于理解，但是光束调制和扫描的实现技术中，除了需要使用各种光学晶体以外，还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，因此，在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念，并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。
只有这样，才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括：光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识，而光电子器件本身也属于半导体器件，因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理，就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到，也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到，比如：PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等，都会经常用到。因此，建议在理论教学过程中，除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外，最好能够给学生展示光电子器件的实物，以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括：光电成像系统、光电显示系统等。
其中，光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD)，CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前，CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛，主要包括线阵CCD和面阵CCD等，其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此，教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括：系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识，这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，而且属于光学工程专业学生的研究方向之一，因此，这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识，属于电子信息工程专业的范畴，这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等，其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟，可以重点讲解，而后两类显示技术比较前沿，可以简单介绍，以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括：光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍，让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性，激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#
对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业已有很多属于本专业的实验课程及课程设计，笔者认为光电子技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。在该课程中，各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解，而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识，因此，笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时，所以建议理论教学为40学时，8学时为实验教学(共4个实验)。
论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。
如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。
1世界光电子技术和产业的发展
光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。
Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。
2我国的光电子技术和产业
近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
[关键词]光纤通信；广播电视；通信系统
早在二十世纪中后期，我国的光纤通信技术就已经有了一定的发展。光纤通信技术由于在许多方面优于其他光缆通信，已经成为国内通信不可缺少的一个组成部分。当前，光纤通信技术已经成为我国通信领域的重要发展方向，与国外的差距也正逐渐缩小近几年来，我国经济建设得到了飞速发展，光纤通信产业的发展亦不例外。随着人们对光纤通信的逐步认识，我国很多领域都对光纤通信产生了浓厚兴趣并在各自的领域中加以应用，取得了显著的成绩。但这并不等于说我国的光纤通信技术不需要再提高了，相反的是我们更应保持清醒的头脑，认真分析光纤通信的特点，在实际工作中使光纤通信业得到大的发展。光纤通信技术在各行业中的应用，随着光缆运用的拓宽，它在我国通讯领域已有20多年的运用历史，在这20年期间光纤光缆和光通讯技术都得到了大力的发展。光纤通信与其它通讯方式相比，具有较大传输容量和传输速率，另外体积小、损耗低、重量轻、传输频带宽、抗电磁干扰能力强等这些都是使得光纤通信迅速发展的原因。
随着信息技术的迅速发展，光纤通信网络技术水平也有了极大的提高，其应用范围也不断扩展。光纤通信网络的应用给人们的生产生活带来了极大的便利，但是其应用的过程中也存在生存性和经济性的问题，从这两个角度出发来研究光纤通信网络，能够更好的了解通信技术发展以及光纤通信网络的发展前景。随着一些高质量数据业务的不断兴起，对于通信系统容量的要求在不断提高，为了应对传输带宽增加的要求，高速相干光纤传输系统成为解决问题的重点。高速相干光纤通信系统中调制解调子系统技术研究，具有高效实用性的适用于高速相干光纤通信的调制解调方案为目的，主要对相位调制自相干解调进行了理论研究及仿真，各种应用于相干光纤通信的调制技术，频率调制尚不适合目前的相干光纤通信系统；通过比较各种相位调制、相位与幅度联合调制的具体结构方案，说明目前适合相干光纤通信的调制结构方案及未来技术路线；通过比较实现相干光纤通信的各种相干解调技术，说明自相干解调接收机由于其结构简单，对激光器线宽要求低而具有突出优势。相位调制自相干解调系统，自相干解调接收机噪声、信噪比及系统误码率等。计算了在理想情况下，BPSK调制自相干解调系统及DQPSK调制自相干解调系统的性能，当系统通信速率为10Gbit/s时，BPSK接收功率为-43.4dBm时，系统误码率为10-9；DQPSK接收功率为-37.8dBm时，系统误码率为10-9。分析了马赫泽德干涉仪延时误差对自相干解调系统的影响，对于BPSK调制自相干解调系统，当通信速率为10Gbit/s时，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过1%；对于DQPSK调制自相干解调系统，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过0.8%。分析了激光器线宽对系统的影响，对于BPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于10MHz；对于DQPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于3MHz。分析了功率分配误差对系统的影响，证明了采用3dB耦合器时系统信噪比最高。对于BPSK调制自相干解调系统，当功率分配误差小于30%时，对接收机灵敏度影响小于3dB。
通过仿真软件建立了BPSK调制自相干解调的仿真模型，通过仿真计算，发现当通信速率较低时，系统仿真性能和理论计算值符合良好；当通信速率较高时，系统仿真值与理论计算值偏差在1.9dB。仿真验证了马赫泽德干涉仪相位误差、激光器线宽对系统性能的影响，理论值和仿真光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。光纤通信的特性和现阶段国内外应用光纤通信的基本情况，比较详细地总结了目前光纤通信主要技术――光波分复用技术、光弧子通信技术和光纤接入技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤通信将是朝着光纤到户、全光网络的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。光纤通信的特性和现阶段国内外应用光纤通信的基本情况，比较详细地总结了目前光纤通信主要技术――光波分复用技术、光弧子通信技术和光纤接入技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤通信将是朝着光纤到户、全光网络的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。
结语
光纤技术在现代通信领域中处于举足轻重的作用，它的出现和发展给全球通信业带来了前所未有的变革。光纤通信技术的发展有力地推动了我国通信的发展，对当今通信行业的发展有着非常显著的作用。随着科技发展，光纤技术在现代通信领域的作用也日益凸显。同时对今后的发展方向进行了分析和研究。
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关键词 激光模拟射击器材；射击精度；技术难点
中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0166-01
20世纪80年代以来，激光模拟射击器材在多种领域被广泛使用。随着这些器材的广泛使用，对其射击精度的要求越来越高。提高射击精度是已经成为激光模拟射击器材发展最重要的部分。
1 激光模拟射击器材的工作原理和组成部分
激光模拟射击技术的原理是用激光束替代传统的实弹进行射击训练。基于激光模拟射击技术的激光模拟射击训练器材的主要组成部分是模拟射击训练系统，它的工作原理是利用激光束来替代实弹来进行射击，其组成部分通常为激光发射器、激光信号检测器、电子信号处理器和电子显示输出器。
1）激光模拟射击技术的原理。在瞄准完毕后扣动扳机时，击发装置触发激光发射器，使得激光光束平行地传输到目标物。目标物上安装着激光信号检测器，一旦击中目标，则激光束将和激光信号检测器产生连接效果，触发信号检测器上的设置。激光束的能量成为信号检测器产生电子信号的触发点，电子信号传递给信号处理器，经过计算机的计算和模拟，将带有不同信息的电子信号处理成编码以表示射击训练的结果，或者以靶子图案形式显示出来，最终结果可以在显示屏上传达给受训者。
2）激光模拟射击训练系统的结构组成。激光模拟射击训练系统中最重要的两个结构组成部分是激光发射器和激光信号检测器。
激光发射器通常安装在模拟枪械上，组成部分基本上包含空包弹、震动触发模块和激光发射模块。扣动扳机激发空包弹，枪产生后坐力引起震动，触发震动触发模块，信号传输给激光发射模块，判断发出激光束。为了使激光束的运动轨迹能如实弹一样运动，需要将激光发射器平行地安装在模拟枪的枪管上。若是需要模拟炮弹发射或者导弹发射，就将激光发射器平行安装在其最前端。
激光信号检测器一般是光电探测器。多个光电探测器以阵列点排列的形式构成靶面形状，当激光束射击到目标物上，光电探测器将收集到信号，从而转换为模拟弹着点的坐标。为了提高检测的精确度，光电探测器一般是点探和面探有机结合，从而多层次得组成信号检测系统。光电探测器接收激光信号的位置可以用来作为射击成绩的判断依据，不同的信号位置在光电处理器中有不同的代码，从而得出不同射击成绩的结论。
2 提高激光模拟射击精度的技术难点
我国在进行激光模拟射击技术的研究和探索过程中，模拟结果的精确度不够高，对射击的数据处理也效果不佳。其技术难点主要存在于以下几个方面。
1）射击到靶面的激光光斑半径较大，与实弹的射击效果有出入。
2）检测器的数量多寡导致模拟结果精度和模拟系统的成本相互影响，无法达到双赢（探测器数量在单位面积里设置较少，导致设计精度不高；探测器数量昂贵，若设置较多则价格昂贵，无法推广）。
3）在对射击成绩进行计算和转换时，结果比较模糊，通常是否命中可以显示，然而具体的环数和着弹点的方位却很难确定，后期处理和分析数据也比较繁琐。
4）采用传统光敏二极管等元件，容易受环境光强度变化影响且容易破损。
3 提高射击精度的三条解决思路
为了解决以上的技术难点，结合现在的科技技术，有以下三个解决问题的思路。
1）用光斑半径阈值控制的方法可以从一个方面解决光斑过大的问题。激光光斑能量分布具有中心聚能的特性，以光斑中心为原点，光斑能量随半径增大而迅速减少，能量衰减极快。利用这个特性，建议结合不同的探测器的最低响应阈值，在靶面附加滤光薄膜。光斑中心及附近极小半径的部分具有该光束中的绝大部分能量，在靶面附加滤光薄膜后，仅有该部分的高能光束可以得以通过。此外其他部分外圈的光束能量急剧衰减，无法具有穿透滤光薄膜的能力。穿透滤光薄膜的光斑半径非常小，它将到达光电探测器并在其显示出滤减后的光斑。由于半径被控制在一个相当小的范围内，其触发的探测器个数自然较少，传输的信号精度大大提高，能较高精度地反应战士的射击水平。
2）过去主要有两种方法来确认光束射击后的模拟弹着点：一是在射击完成后，对靶面形成的图像进行整体考虑，以整体击中或反应的点图为标准进行逐点分析，能达到相当高的数据采集精度。但是这种方式存在着无法忽视的弱点，这样的处理方式需要对所有的图像点进行测算和转换，过程复杂，所花费的时间相当长，不能让士兵即时得到训练结果。二是在靶面上进行单点信号采集，使用地址编码器和译码器来确定弹着点坐标值。若靶面的光电探测器数量较少，单点信号采集的传输及编码结构简单便捷，能及时得到训练结果，但由于点位过少，处理的数据精度不够高；若安装大量光电探测器，虽然也能及时得到训练结果，但相对应的编码器和译码器也大量增加，系统和线路的复杂程度大大提高，这对数据的精确性有较大的
影响。
改善靶面坐标采集系统，能将数据采集精度的提高和数据的精确性有机地结合起来。经过国内外专业人士的研究，将光电探测器点探与面探相结合形成信号多路检测系统，将其以阵列式排列在靶面上，能达到上述要求。
3）用半导体激光器替代传统的红宝石激光器，能有效解决激光发射器价格高昂的问题。半导体激光器具有输出功率低的特点，不需要设计庞大笨重的电源设备，最重要的是半导体激光器的价格远比传统红宝石激光器的价格低廉，可以使模拟器材的价格保持在合理的范围内。
以上三个设想目前已经有不少部门对其进行了论证和设计，都取得了一定的进展。利用滤光薄膜控制入射光斑半径，采用半导体激光器替代传统红宝石激光发生器，利用多路阵列探测器来替代传统单一的检测手段和设备，多种手段相结合实现新一代激光模拟射击技术。虽然目前还在论证，没有进入实物生产阶段，但相信在不久的将来，能得到精确射击效果的激光模拟射击训练器材模拟器将会被研制出来并得到推广。
参考文献
[1]魏彪，盛新志.激光原理及应用[M].重庆大学出版社，2007：219-225.
[2]阎吉祥.激光原理技术及应用[M].北京理工大学出版社2006：289-305.
[3]温瑞棠.激光模拟[J].激光技术，1985（05）.
一、信息科技与现代通信
信息技术涵盖信息的采集、变换、存储、处理、传送、接收和再现。电子学研究电子的运动、电磁波的传播和它们之间的相互作用。建立在麦克斯韦电磁理论基础上的电子学,是当代信息技术最主要的手段。1887年德国物理学家赫兹发现电磁波及1897年英国物理学家汤姆孙发现电子,标志着电子学的开端。在赫兹实验的基础上,1895年意大利科学家马可尼进行了2.5公里的无线电报传送实验。1901年跨越大西洋3200公里的无线电报实验获得成功,这是远程通信的一件划时代的大事。此后,人类陆续发明了无线电广播、电视等。
第一代电子器件电子管,建立在热电子发射的基础上。1904年,英国物理学家弗莱明发明二极管;1906年,美国的德福雷斯特发明三极管。20世纪上半叶的电子设备,如广播电视的发射接收装置、雷达、计算机等,全部使用电子管。
1947年肖克利、巴丁、布拉坦发明了晶体管。晶体管使电子设备具有省电、小型化、可靠性高的优点,开辟了电子学的新时代。
物理学最新成果的大量采用,使光通信、移动通信产业以空前的速度和规模发展。仅我国,手机用户即已近4亿。物理学的发展必将使21世纪信息技术发生飞跃。
二、材料科学与新材料
物理学是材料科学的重要基础。量子力学、凝聚态物理学,特别是固体物理学和能带理论极大地推动了材料科学的发展。现代物理学的发展,导致了诸如半导体材料、光电材料、超导材料、复合功能材料、纳米材料、软物质材料等大量具有独特性能的新材料出现,并将不断地为研制新型材料、改善材料性能提供新的理论和实验手段。
人工晶体用人工方法生长的单晶体在激光产生、非线性光学、光探测、辐射探测、换能器等方面都有重要应用。我国在这一领域具有一定优势。
三、物理学手段与现代医学
物理学手段在现代医学中得到广泛应用,它们既用于诊断——x射线透视、B超、计算机断层成像即CT、磁共振成像即HRI,又用于治疗——超声波粉碎结石、激光手术、伽玛刀。
四、计量与全球定位系统GPS
计时标准:从观测天体到使用各种物理方法,人类计时精度不断提高。
全球定位系统GPS,由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成,卫星上安装了高精度的原子钟。卫星高度2万公里。它是一个全天候的自动定位和导航系统,通过接收GPS卫星发射的时间—频率信号,判断和计算接收者的位置。经过广义相对论修正(时钟快慢随引力场强度而变)的GPS精度可在1米以内。现在的GPS系统已可装备到家用汽车上。
五、物理学与激光技术
1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。1958年美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象:当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。由此他们提出了“激光原理”,受激辐射可以得到一种单色性、亮度又很高的新型光源。1958年,贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文,奠定了激光发展的基础。1960年,美国人梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材料,用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源,获得了人类有史以来的第一束激光。1965年,第一台可产生大功率激光的器件——二氧化碳激光器诞生。1967年,第一台X射线激光器研制成功。1997年,美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。
六、物理学与国家安全
现代战争是高科技的战争,物理学在国防现代化中起着核心的作用。核武器是释放核能的大规模杀伤性武器。1945年美国首先制成原子弹,并投放到日本的广岛和长崎。为了对抗核讹诈,1964年我国成功试爆了第一颗原子弹,1967年成功试爆了第一颗氢弹。研制“两弹一星”的23位功勋科学家中有13位物理学家。
关键词：激光原理 课堂教学 趣味性
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-02
激光技术[1]与原子能技术、计算机技术和半导体技术并称为20世纪世界科学技术的四大发明。由于激光具有相干性好、方向性好、单色性好和亮度高等优点，而广泛应用于激光制导、激光加工、激光通信、激光精密测量和激光医学等重要领域。
1 存在的问题
激光技术是以激光原理为基础，《激光原理》[2]课程是高校光信息科学与技术、光电子技术、光学工程和光电信息工程等专业本科生的专业基础必修课，也是最能体现专业特色的一门课程。由于该课程理论性很强，学生普遍感到抽象难懂、枯燥乏味，导致该课程的到课率低下，教学效果差，学生成绩很不理想。更为严重的是，有部分学生因为这门主干课程的成绩不及格而对后续相关专业课程的学习失去信心，最终因为多门课程不及格而延迟毕业，有的甚至被退学。
因此，如何增加课堂教学的趣味性，提高课堂教学的质量和效果，是当前《激光原理》课程教学中一项十分紧迫而又有重要意义的研究课题。
2 增加课程教学趣味性的方法
2.1 采用多媒体教学手段
由于《激光原理》课程的理论性很强，教材中公式很多，如果采用传统的教学方式，老师将这些理论和公式一字不漏地在黑板上进行推导，不仅会让学生觉得枯燥乏味，而且教学效率也很低下，最终很难在规定的有限课时内顺利完成教学任务。
现代多媒体教学手段能够将课堂内容以图、文、声并茂，甚至活动影像的形式展示出来，这样不仅增加了课堂教学的知识容量，而且使整个教学过程生动形象，是增加课堂教学趣味性、提高课堂教学效果和质量的有效途径。另外，多媒体教学还可以将一些因为缺乏实验设备而无法实现的实验内容以动画的形式在课堂演示，有利于学生快速理解和掌握实验内容，从而加深对实验的印象和理解，最终提高课堂教学的趣味性和教学效果。
笔者在讲授《激光原理》中“红宝石固体激光器的工作原理”部分时，总是采用多媒体教学，将激光产生过程中激活离子的能级跃迁过程用动画的形式演示，这样不仅增加了对激光产生过程的感性认识，而且让学生深刻领会了激光产生的物理机理。另外，在讲授激光的军事应用时，以“激光驾束制导”为具体应用实例，采用flash软件制作了激光驾束制导导弹攻击目标全过程的动画，这样，不仅增加了课堂的趣味性，而且让学生深深体会到激光技术在现代战争中的重要性，从而增加了对此课程的学习兴趣。
2.2 巧用激光发展史
从1960年世界上第一台激光器诞生到现在已经历50多年了，如今，激光增益介质从最初的红宝石发展到数百种，激光器的功率从几毫瓦到数万瓦，激光器的寿命也从几分钟发展到几万小时以上，激光器工作方式从最初的只能脉冲工作发展到既能脉冲又能连续工作。这些成果的取得凝聚了无数科学家的心血，如果在教学过程中巧妙地穿插这些科学家研究生涯中的趣闻佚事，不仅能够增加课堂教学的趣味性，而且可以培养学生的科学素养和为科学献身的精神，是对学生进行养成教育的良好素材。
笔者在讲授第一章“绪论”时，首先介绍美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器所经历的漫长奋斗历程，以此为契机教育学生对待科学研究一定要有持之以恒的精神和不怕困难顽强毅力。然后，以我国科学家在世界上第一台激光器诞生后一年多时间内就研制成功了我国自己的红宝石激光器为例，告诉学生我们国家的激光技术与世界上最先进的技术之间的差距很小，以此唤起学生强烈的爱国意识和研究热情。每当我讲授这些内容时，我发现几乎所有的学生都在全神贯注的听讲。
2.3 注重学科交叉
由于《激光原理》课程的理论性很强，而且具有很强的多学科交叉性，要学好这门课程，不仅需要具备几何光学和物理光学基础，而且，还需要固体物理、半导体物理、电磁场和电磁波理论方面的知识。教学过程中如果仅仅局限于《激光原理》课程本身，其教学效果必然不容乐观。如果能够将相关学科的知识点与《激光原理》进行有机结合，用其它学科中分析、解决问题的方法来分析、解决《激光原理》中的问题，有时会有事半功倍的效果。
笔者在讲授《激光原理》中“激光的模式理论”时，总是引入机械波和电磁波的理论来解释激光模式的概念，让学生感觉到一种激光模式实际上类似机械波（或者电磁波理论）中所存在的一种机械波形（或者电磁波形），这样的讲解使得本来抽象的激光模式理论变得形象生动。
2.4 紧密联系国防军事应用
世界上第一台激光器的研发动机主要是因为第二次世界大战期间战争的需要，激光器诞生后首要的应用领域是激光武器。目前，许多发达国家都在研究高能激光武器以满足未来高科技战争的需要。美国曾将激光器用于国家导弹防御系统来拦截对方导弹，这种用激光进行导弹拦截不仅可以提高拦截的命中率，而且可以大幅度降低费用。另外，空间激光保密通信也是现代战争中十分有效的一种通信方式。这些重要的军事应用其实就是基于激光具有很好的方向性这一特点。笔者在讲授《激光原理》中“激光的四大特性之一―方向性好”这节内容时，经常将激光的方向性好与军事应用紧密联系起来，让学生感觉到课程内容的重要性，从而增加学习
兴趣。
2.5 紧密联系生产实践
“理论与实践相结合”是马克思主义的精髓，任何一种理论的最终目标都是要为生产实践服务。目前，激光技术已经广泛应用于生产实践的各个领域，如：激光加工、激光医学、激光育种、激光通信和激光光谱学等领域。《激光原理》课堂教学中如果能够紧密联系生产实践，必然会增加课堂教学的趣味性。
笔者在讲授《激光原理》课程中的“激光聚焦与准直”这节内容时，紧密联系激光聚焦在激光切割机的应用实例，并给学生介绍自己为桂林某激光技术公司设计的激光切割机光路系统，给出设计步骤和最终设计的系统光路图（见图1），让学生深刻体会到这一节理论的重要性。
2.6 紧密联系科技前沿
科学研究要“顶天立地”，所谓“顶天”就是说要站在国际国内科技前沿，不断创造高水平的科技成果；“立地”就是要从经济社会发展的实际需要出发，切实解决发展过程中所面临的实际科学和技术
问题。
《激光原理》课堂教学过程中必须有“顶天”意识，教师应该有很强的科研敏锐性，要紧跟当前激光领域的科技前沿，在教学过程中应该适当增加与授课内容相关的国际前沿科技问题，这样不仅可以丰富课堂内容，而且能够激发学生的学习兴趣，提高课堂教学的质量。如果还是照本宣科地按照几年前出版的教材内容进行讲述，必然缺乏新颖性和趣味性，最终会降低课堂教学的效果和质量。
笔者在讲授“典型激光器”这一章内容时将“飞秒光纤激光器”作为重点，并将其与当前光学和电磁波领域世界公认的一个科学前沿-“太赫兹波技术”紧密联系
起来。
因为太赫兹波具穿透性好、安全性好以及可以用作进行物质识别的指纹谱等特性，而成为当前世界各国投巨资进行研究的一个重要的前沿热点研究领域，而飞秒光纤激光器则是太赫兹时域光谱系统的一个核心器件。这样，学生感觉到飞秒光纤激光器的重要性之后，会带着浓厚的兴趣去主动学好这一节内容。
参考文献
关键词:激光;激光生物效应;激光与生物分子
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。
什么叫做“受激辐射”?它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。激光主要有四大特性:激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。
激光的高亮度:固体激光器的亮度更可高达1011W/cm2Sr。不仅如此,具有高亮度的激光束经透镜聚焦后,能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温,这就使其可能可加工几乎所有的材料。
激光的高方向性:激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的同时,还能保证聚焦得到极高的功率密度,这两点都是激光加工的重要条件激光的高单色性:由于激光的单色性极高,从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上,得到很高的功率密度。
激光的高相干性:相干性主要描述光波各个部分的相位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。
激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同,激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成,目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点,但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器已有30多年的发展历史,其关键技术也已取得突破,美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。目前低能激光武器已经投入使用,主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器,以及攻击人眼和一些增强型观测设备;高能激光武器主要采用化学激光器,按照现有的水平,今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用,用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。
激光有很多特性:首先,激光是单色的,或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光,但是这些激光是互相隔离的,使用时也是分开的。其次,激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的,整束光就好像一个“波列”。再次,激光是高度集中的,也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象。激光(LASER)是上实际60年明的一种光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。激光器有很多种,尺寸大至几个足球场,小至一粒稻谷或盐粒。气体激光器有氦-氖激光器和氩激光器;固体激光器有红宝石激光器;半导体激光器有激光二极管,像CD机、DVD机和CD-ROM里的那些。每一种激光器都有自己独特的产生激光的方法。
激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点。现已发现的激光工作物质有几千种,波长范围从软X射线到远红外。 激光技术的核心是激光器,激光器的种类很多,可按工作物质、激励方式、运转方式、工作波长等不同方法分类。根据不同的使用要求,采取一些专门的技术提高输出激光的光束质量和单项技术指标,比较广泛应用的单元技术有共振腔设计与选模、倍频、调谐、Q开关、锁模、稳频和放大技术等。为了满足军事应用的需要,主要发展了以下5项激光技术:①激光测距技术。它是在军事上最先得到实际应用的激光技术。20世纪60年代末,激光测距仪开始装备部队,现已研制生产出多种类型,大都采用钇铝石榴石激光器,测距精度为±5米左右。由于它能迅速准确地测出目标距离,广泛用于侦察测量和武器火控系统。②激光制导技术。激光制导武器精度高、结构比较简单、不易受电磁干扰,在精确制导武器中占有重要地位。70年代初,美国研制的激光制导航空炸弹在越南战场首次使用。80年代以来,激光制导导弹和激光制导炮弹的生产和装备数量也日渐增多。③激光通信技术。激光通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强。光纤通信已成为通信系统的发展重点。机载、星载的激光通信系统和对潜艇的激光通信系统也在研究发展中。④强激光技术。用高功率激光器制成的战术激光武器,可使人眼致盲和使光电探测器失效。利用高能激光束可能摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。用于致盲、防空等的战术激光武器,已接近实用阶段。用于反卫星、反洲际弹道导弹的战略激光武器,尚处于探索阶段。⑤激光模拟训练技术。用激光模拟器材进行军事训练和作战演习,不消耗弹药,训练安全,效果逼真。现已研制生产了多种激光模拟训练系统,在各种武器的射击训练和作战演习中广泛应用。此外,激光核聚变研究取得了重要进展,激光分离同位素进入试生产阶段,激光引信、激光陀螺已得到实际应用。
一、激光的发光原理及其生物学效应
关键词：光孤子；光脉冲；光放大器
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）0120164-01
1 光孤子的产生
光纤通信中，损耗和色散是限制传输距离和传输容量的主要原因。损耗使光信号在传输时能量不断减弱；而色散则是使光脉冲在传输中逐渐展宽。所谓光脉冲，其实是一系列不同频率的光波振荡组成的电磁波的集合。光纤的色散使得不同频率的光波以不同的速度传播，这样，同时出发的光脉冲，由于频率不同，传输速度就不同，到达终点的时间也就不同，这便形成脉冲展宽，使得信号畸变失真。随着光纤制造技术的发展，光纤的损耗已经降低到接近理论极限值的程度，色散问题就成为实现超长距离和超大容量光纤通信的主要问题。
光信号的脉冲展宽是由于光纤的色散产生的，而光纤中还有一种非线性的特性，这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化，从而使传播速度变化。在光纤中这种变化使光脉冲后沿的频率变高、传播速度变快；而前沿的频率变低、传播速度变慢。这就造成脉冲后沿比前沿运动快，从而使脉冲受到压缩变窄。
光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样形成光孤子，使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消，能在光纤传输中保持不变，实现超长距离、超大容量的通信。
2 光孤子基本原理
光孤子通信是一种全光非线性通信方案，也是消除色散的最佳途径， 其基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。另外它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制的同时，其传输容量比当今最好的通信系统高出1～2个数量级，中继距离可达几百公里。
3 光孤子主要技术
3.1 光孤子源技术
光孤子源是光孤子通信系统的关键。要求光孤子源提供的脉冲宽度为ps数量级，并有规定的形状和峰值。目前，研究和开发的光孤子源种类繁多，有拉曼孤子激光器、掺铒光纤孤子激光器和锁模半导体孤子激光器等。
3.2 光孤子放大技术关键技术
全光孤子放大器是光孤子通信系统极为重要的器件，既可作为光端机的前置放大器，又可作为全光中继器。实际上，光孤子在光纤的传播过程中，存在着不可避免地损耗。不过光纤的损耗只降低孤子的脉冲幅度，并不改变孤子的形状，因此，补偿这些损耗成为光孤子传输的关键技术之一。目前有两种补偿孤子能量的方法，一种是采用分布式的光放大器的方法，即是用受激拉曼散解放大器或分布的掺铒光纤放大器；另一种是集总的光放大器法，即采用掺铒光纤放大器或半导体激光放大器。
受激拉曼散射效应光放大器的应用是一种典型的分布式光放大器。其优点是光纤自身成为放大介质，然而石英光纤中的受激拉曼散射增益系数相当小，这意味着需要高功率的激光器作为光纤中产生受激拉曼散射的泵浦源，此外，这种放大器还存在着一定的噪声。集总放大方法是通过掺铒光纤放大器实现的，其稳定性已得到理论和试验的证明，成为当前孤子通信的主要放大方法。光放大被认为是全光孤子通信的核心问题。
4 光孤子通信系统的构成及性能
图1示出光孤子通信系统构成方框图。光孤子通信系统由激光器（孤子源）、光调制器、光放大器、光隔离器、光探测器、解调器和光纤等组成。光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲，即光孤子流，作为信息的载体进入光调制器，使信息对光孤子流进行调制。被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后，进入光纤进行传输。为克服光纤损耗引起的光孤子减弱，在光纤线路上周期地插入EDFA，向光孤子注入能量，以补偿因光纤传输而引起的能量消耗，确保光孤子稳定传输。在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光孤子所承载的信息。
目前，Bell实验室提出，在光孤子通信系统中，对光纤线路直接实验系统，在传输速率为10Gb/s时，传输距离达到1000km；在传输速率为20 Gb/s时，传输距离达到350km。对循环光纤间接实验系统（见图2），传输速率2.4Gb/s，传输距离达12000km；改进实验系统，传输速率为10Gb/s，传输距离达106km。
事实上，对于单信道光纤通信系统来说，光孤子通信系统的性能并不比在零色散波长工作的常规（非光孤子）系统更好。循环光纤间接实验结果表明，零色散波长常规系统的传输速率为2.4Gb/s时，传输距离可达21000km，而为5Gb/s时可达14300km。然而，零色散波长系统只能实现单信道传输，而光孤子系统则可用于WDM系统，使传输速率大幅度增加，因而具有广阔的应用前景。
5 小结
近年来，光孤子通信取得了突破性进展，光纤放大器的应用对孤子放大和传输非常有利。光孤子通信同线性光纤通信相比，无论在技术上还是在经济上都具有明显的优势，在高保真度、长距离传输方面，光孤子通信要优于光强度调制/直接检测方式和相干光通信。目前，全光式光孤子通信系统是新一代超长距离、超高码速的光纤通信系统，更被公认为是光纤通信中最有发展前途、最具开拓性的前沿课题。当然，实际的光孤子通信仍然存在许多技术的难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。
参考文献：
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