1　引言

　　人类对光通信的研究可以追溯到19世纪70年代中期。当时，英国人吉?特奈德发现，由于全反射的作用，光线可以在喷射的水流中传播。1880年Alexander Graham Bell发明了第一个光电话机用光束传声。但“光电话”的通信距离很短，且易受外界噪声的影响www.cechina.cn，实用价值不大。1960年由TheodoreMaiman发明的红宝石可视激光器的出现，则大大改善了光通信的传输性能。但后来都主要应用在美国空与地和卫星与水下的军用通信。直到20世纪90年代，当激光器和光的调制技术都已成熟时，自由空间光通信才成为现实。而且近年来，随着连续波大功率半导体激光器技术、自适应变焦技术、空分复用和智能天线等技术的不断发展，无线光通信在传输距离、传输容量和可靠性方面都有了很大的改善，适用面也就越来越宽了。按照传输介质的不同，光通信系统可分为光纤通信、自由空间光通信和水下光通信。其中自由空间光通信又称无线光通信，是光纤通信和无线通信相结合的产物。他是指以激光波(MHz)为载体，在真空或大气中传递信息的一种通信技术。和其他无线通信相比，他具有不需要频率许可证、频率宽、成本低廉

、保密性好，低误码率、安装快速、抗电磁干扰，组网方便灵活等优点。特别适合骨干网的扩建、光纤网络的备援、宽频接入、企业应用、无线基地台数据的回传等领域以及其他需要高速接取的终端。因此是继MMDS，LMDS接入到以IEEE 802 自由空间光通信存在的主要问题和解决方法　
　
       尽管激光的定向性很好，保持窄波束，但波束还是会随传输距离的增加而慢慢变宽www.cechina.cn，超过一定距离后难以被正确接收。目前测试表明，在1 km以下FSO系统才能获得最佳的效率和质量。

  2 自然因素作用

　　地球表面的大气层存在着很多的气体及各种微粒，还可能发生各种复杂的气象现象。由于FSO的光信号裸露在大气中进行传输，势必会受到这些自然因素的影响。这些影响一般分为两部分：一部分来自于大气作用，另一部分来自于天气。

       大气作用主要包括大气的折射引起的的波前失真。大气的衰减是指因大气对光束的吸收和散射作用引起的信号能量减弱。大气的散射作用，与大气中微粒的数目和大小有关，而且对于不同波长的电磁波，大气的衰减作用也不同。一般自由空间光通信都采用波长为1 550 nm，因为大气对该波长的衰减作用小，所以信号透过率高、传输距离远。同时，该波长属于红外光波，当射到人眼时，大部分能量都会被眼角膜吸收，不会对视网膜造成影响。另外，通过提高激光器的输出功率，也可以有效地克服大气衰减。一般采用固体激光器和半导体激光器。采用量子阱结构的单片集成振荡器放大器(M-MPOA)结构的大功率半导体激光器仅用几百mA就可以获得几W单模功率。采用半导体泵浦的Nd∶YAG激光器(DPSSL)输出功率可达近几kW。而采用半导体激光器加光纤放大器(EDFA)或半导体放大器(SOA)也可以获得高速率的大功率激光输出。2001年8月Israel的Oraccess公司实现了使用EDFA放大器的250 M×2的再生传输，传输速率分别为2．5 Gb／s，10 Gb／s以及3×2．5 Gb／s．其中WDM传输分别使用1 545．3 nm，1 548 nm和1 553．3 nm。另外，提高探测器灵敏度、优化光学系统设计、增大接收望远镜、镀增透膜等也可以增加系统接收灵敏度，改善传输性能。

       风力和大气温度的梯度变化会产生气穴CONTROL ENGINEERING China版权所有，气穴的密度的变化将带来光折射变化，这样会引起波前失真，影响FSO的通信质量。为消除这种影响可在发送和接收端分别使用自适应光学技术。也可用位于几个不同位置激光发射器同时发送同样的信息。几台激光发射器安装在同一地点，彼此间相距200 mm，由于气穴体积非常小，最后总有一束激光束会被接收机正确收到。　
　
       另一个影响FSO质量的因素就是天气，如雾、雨、雪等。FSO受天气影响如表1所示。其中雨和雪会造成光信号失真控制工程网版权所有，雾的影响最大，因为FSO的波长接近雾粒，能量易被吸收，同时，雾粒呈现出棱镜的作用，使激光发生衍射，进而使光信号能量迅速衰减。解决方法包括增大发射率控制工程网版权所有，增大发射口径和以微波作为备份手段等。其中，AirFiber推出了AirFiber5800基于HFR(Hybrid Free Space Optic／Radio)的系统，该系统采用785 nm激光通信＋60 GHz毫米波通信的工作方式，最大传输速率为1．25 Gb