一、前言
激光是随着无线通信技术的不断发展得以创造并逐渐走向成熟的一种现代先进技术。激光是结合光和无线两种通信形式来实现数据、图片以及语言在空中的传播，是一种现代较为新颖的技术。根据其使用场合的不同，目前可以将其分为星际激光和无线激光两种通信方式。星际激光指的是卫星之间的通信传播以及卫星和地球之间的信号传播方式，该方式需要相对于无线激光通信而言有更大的容量，可以满足未来对更大通信容量好球的星际通信。无线激光通信指的是在地面上架设的通信设备，改通信方式具有适用于任何地形且灵活性极好、抗电磁或辐射都比较好的有点，这些有点能够很大程度上弥补普通电缆无法或较难在恶劣环境中安装的缺点，是目前使用最多也是最高效的通信技术。
二、激光无线通信的主要工作原理
激光无线通信技术指的是以大气而非光纤为传播媒介，通过利用激光的快速传播特性在太赫兹范围内进行声音、图片、数据传播的一种新型通信系统。激光无线通信技术与光纤通信传播方式有异曲同工之妙，只是激光无线通信技术是一种用在接入系统的技术，因此在组长和利用上都相对比较简单和方面。激光是普通光中的一种，因此其内部处理本身具有的特性外具有普通光的全部特点，如光线折射、反射以及光线干涉等特点。但是激光先对与普通光而言仍具有其不同的特性，如激光束能量比较集中且强度高，单色性也非常好，在信号接收上受干扰比较好，且功率密度较高等特点。
激光无线通信是从无线电通信衍生出来的另一个具有更高技术水平的通信技术，因此其具有无线电通信的主要特点，即实现数据、声音等信号的无线传播。激光无线通信相对于无线电通信多出两个信号的转换过程———信号两端的两个转换过程：信号发送端口的电和光的相互转换过程；信号接收端口的光和电的转换过程。两个转换其实就是光电传播信号的整个过程。激光无线通信技术具体工作原理为：
（1）发射端。发射端主要有两个光机器，即发射机和接收机，当有数据需要进行传输时，接收机首先将需要放的声音、图像、数据等信号资源进行接收，然后在利用专门转换设备将这些信号源转换成为数字信号，数字信号全部转换完成后将其输入至光信号调制器，调制器将信号调制至激光束中，然后对这个激光束进行参数的调节，使其能够按照正常的信号发送规律进行自动转变。然后利用发射望远镜将这个已经调制好的激光束发射至目的地。
（2）接收端。接收端也就是将发生端传输过来的激光束重新进行调制后通过显示器等转换设备发射过来的信号源显示出来的一个信号接收端口。接收端整个流程简单化就是发射端的逆向过程。一般接收望远镜将发射望远镜发生过来的激光束进行接收，在这个过程中需要注意的一个问题是，发生望远镜必须要有叫激光束截面变大的功能，从而才能够使接收望远镜更好的接收到激光束信号。接收器接收到信号后使用专门的光检测仪器将信号源取出并放入转换设备中，转换设备对原始信号进行读取和显示，最终实现信号的传输。
激光无线通信波段的选择主要也是根据不同的场合来决定。针对不同光波长信号在大气空间中具有完全不同的透过率这个无法改变的性质特征，在选择波段窗口时一般需要选择一些透过率比一般波段透过率都要好的波段。目前激光无线系统比较常使用且效果也比较好的波段有1.55μm以及0.85μm两种红外型波段。1.55μm波长具有能够传输更大距离、功率更强以及含有较高视觉安全性能的有点，且1.55μm波长由于其主要部分的光波均被角膜吸收干净，剩下仅有的一下光波也不会造成视网膜的损害。因此国家对光波功率安全要求的规范条例上有明确规定1.55μm功率能够具有更高的等级（一般为大于0.85μm波长功率两个等级），使其能够具有在恶劣天气中顺利传输的性能，同时还很大程度上使传输距离得到增加。但是其也具有价格相对比较高的缺点，因此在选择该种波长时一般需要考虑是否具有一定的经济承受能力。0.85μm波长相对于1.55μm波长而言价格比较便宜，但是也相对应的其传输距离也比较近。
三、激光无线通信现状以及未来发展方向
激光无线通信技术由于其具有的高速度和高效率的传播优点，是现代社会实现最大科技化的必然要求，因此，目前世界上相对比较发达的国家如美国、日本、英国、德国等西方发达国家都对其进行比较深入的研究，对其重视度逐渐增强。激光无线通信技术从90年代出开始在俄罗斯研制成功后，已经开始成为世界各国争相研究的重要的科研技术。激光无线通信技术实用化的体现是瓦涅什河两岸设置的能够在同一时间传输达8路数字电话的激光系统，该系统真正是激光无线通信系统得以用理论变成实际。
目前激光无线通信系统在世界各国的重要场合均有使用，其显示的出来的效果也非常好。如2000年的悉尼奥运会，为了实现对奥运比赛场地的监控，美国一家激光无线电通信公司利用激光无线将演播控制中心和水上中心连接在一起，实现了对水上中心的全方位监控，且改无线系统在整个奥运期间都表现的非常好，没有出现交通受阻现象。
目前我国在改领域的研究上也取得了比较好的成绩，各种科学研究所、电子科技大学等都相继展开对该技术领域的研究。我国的第一台真正有理论转为实际的一个激光无线通信设备为2000年中国电子科技集团公司第34研究所研究人员统统研制出来的使用在普通民众生活中的2M激光大气通信机。在此之后我国的激光无线通信系统也得到了长远的发展，不断运用到普通生活和特殊领域只用。
未来激光无线通信系统的发展趋势将会向更快速度和更高效率的方向发展，在无线激光通信和星际激光通信两种方式中实现应用范围的扩大。同时还需要努力使激光无线通信真正实现广泛运用于实际生活的目的，为人民的生活提供更高水平的通信服务。
四、激光无线通信系统的特点和缺陷
4.1特点
（1）安装方便。激光无线通信系统是无线和光纤两种优质通信方式内部优点的集中体现：具有无线系统的不受特殊、恶劣地形影响的特点。同时具有光纤占地小，成本低以及灵活性强的有点。这两种有点的结合使其成为当前最受欢迎的通信方式。（2）安全性高。激光无线通信除了能够对现有且普遍使用的通信手段进行补充之外，还具有良好的保密性以及抗电磁干扰和辐射的功能，且对体不会沉声辐射伤害，是一种现代的绿色通信系统，对人们身体健康不会产生影响，安全系数比较高。（3）传输量大。由于激光无线通信系统含有光纤的优质特点，因此具有和光纤通信一样的宽大的传输带。根据对时下我国的通信业务传输宽带量的调查显示，当前已经实现且广泛使用的才传输宽带高达2.5G。这种宽大的传输带能够实现更大量的传输，给慢慢了各行各业高速宽带的要求。（4）成本低。激光无线通信的传播媒介为大气，因此就能够省去大量花在设备铺设和维护的费用，使其造价成本相对光纤等形式更加便宜。（5）能够实现最大速度的链路部署。激光无线通信由于不需要铺设光纤的等设备，且部署的各种设备不需要进行置办专门的授权手续，因此一般只需要安装必要的通信和信号接收器就能够实现整个通信传输的目的。相对于其他有形的通信方式其链路部署可以说非常快。
4.2缺陷
（1）极易受天气等外在因素的影响。由于激光的光波波长和空气中漂浮的雨雪、雾气颗粒的直径相宜，易被这些极颗粒分子吸收，引起传输中信号的衰减和耗损，严重时会出现信号的中断传输，这里体现的是传输质量对于天气情况的要求。有关调查数据表明，FSO在不同的天气情况下的传输数值波动比较大，如雾天，波动值高达20～300dB/Km。（2）必须在无障碍的情况下进行传输的连接。原因在于激光无法穿透过有形的物体进行传输，遇到遮挡时会反射、折射，而偏离轨道传输，影响效率，因此在无线激光通信的视线传送范围内要尽量避免遮挡的出现；若存在障碍物并无法撤除时，可建立中继站实施再连接。（3）接收设备方位的对准难。激光在传输的过程中是以一种肉眼看不清的波长形式进行数据的输送，因而在接收设备的方位对准性也很难把握。最为普遍的摆放方式是将其放于高建筑物上，这样就更容易受到一些外在因素的影响，如天气情况，或者轻微的晃动都会造成传输路径的偏差。（4）有通信传输距离的限制。再拥有多好的激光定向性，激光波束在经过一定的距离传输后源于距离的增加会变宽而导致准确传输距离的缩短，没有一定的距离传输数值限定就会导致信号无法被正常的接受。现如今被运用于普通民众所消费的激光通信设备所能发送的信号传输距离为200～6000米，但是在加之一些条件的影响，实际的准确传输距离就没这么可观。试验报告的数据证明，在1公里的范围内是最为适宜。（5）其次为意外因素对通信链路破坏。在传输设备和接收设备的单向和多向模式的信号传输中，有杂物或鸟类悬浮而过便会造成链路的断裂和中断，影响通信质量。
五、宽带接入中激光无线通信系统的主要拓扑结构
（1）网状形式。该方式主要是不同点之间的一个摆放形式，一个中心节点有多个网络节点供应，在这种模式下，能够实现实时的选路迂回。这种拓扑形式最大特点是服务冗余和快速恢复服务。因此能够使中心服务得到最大程度的保护。同时这种网状的拓扑结构还能够将一些特殊业务通过集中的方式接入到一些特定需要的需求点中，然后通过利用有效和网络连接的方式满足现代用户对电信级地的要求。但是该方式也不可避免存在一些缺点，如由于需要在每个楼层之间连接多条线路，因此成本相对比较高，且这种网状的形势只有在距离比较短的情况下传输信号才会能够更好的满足客户的需要，因此存在传输距离比较短的缺点，且该方式由于需要使用到多条线路，因此还存在连接方式比较复杂的缺陷。图1为网状拓扑方式的网状图。
（2）星形方式。这种方式相对于网状拓扑方式而言相对比较经济，且由于能够将所有的业务利用专线集中到一个中心节点然后再转到核心网的方式，因此其有效率相对比较高。但是这种方式需要使用到多个集线器，因此其成本也比较高，一般只有在视线范围内视线更多大楼的连接，才能够起到更好的经济效益和服务效率。这种方式最大的优点是能够实现对单个用户提供单独且高效服务的功能，且相对一些需要专用宽带的客户而言能够很好的满足客户的要求。图2为星形拓扑方式。
宽带连接除了需要进行拓扑方式的选择和设置外，还需要对使用的激光无线通信系统波长进行正确的选择，从而才能够实现效率和经济的相互融合。
六、激光无线通信系统波长的选择
激光无线通信是通过大气层这样的一个媒介进行传输的，在这样的一个过程中会受内在或外在的因素而引起不必要的损耗，因此激光的发射功率要远远大于光源，但这样的一个情况势必对人体造成负面影响，所以就应该对其进行一个数值的限量要求，研究表明功率在几十mW之内不会对人体健康产生影响。对传输设备到接收设备这一段区域内进行测试，发现这期间信号的传输已经有大的耗损，因而要适当的控制传输距离。此外，在暴露于空气中的信号传输也极易受到大气中各类因素的阻碍，产生的称之为大气衰减的现象。激光本身拥有着单色性的良好性能，在大气中传播是刚好与某些特殊分子的谱线相吻合，且不易被吸收的，所以一般的吸收效应对它的影响也不是很大。其次，在最为接近地表的大气层中，仅从水平传输来讲，大气成分中的分子散射作用可以忽略不计。经过研究表明，信号衰减的系数和波长是两个无相关的因素。
七、结语
要使得激光无线接入网能够普及的应用到日常的生活生产中，还得去面对和解决很多实质性的问题。比如，传输过程中障碍物的出现引发的信号中断和偏离；大气对其产生的传输耗损；系统自身的性能升级，增强信号传送和接收的精准度。即使很多困难都摆在面前，但是激光无线接入网的发展光景是很大的，这得源于它是低投资、高效益的项目研发。因此，加强激光无线通信系统在宽带接入中的应用研究具有非常大的实际性意义。
