探海神针,新激光技术

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  出品:科普中国

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  作者:兰顺正

  作者:兰顺正 察哈尔学会研究员中国指挥与控制学会会员

  策划:宋雅娟

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

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  18日,据美国太空战争网站报道,为了能够更好的进行激光通信,瑞士现在正在研究如何让激光穿透云层的技术。无疑,该技术将是人类在激光领域的有一个进步。

  近日有港媒称,中国正在研发一种搭载强大激光器的卫星,研究人员希望能够利用它来准确定位海面下500米深的目标。青岛海洋科学与技术试点国家实验室在其网站上称,“观澜号”海洋科学卫星项目于今年5月在该实验室正式启动,旨在加强中国的全球海洋监测活动。参与该项目的研究人员宋晓泉(音)表示,如果成功,这一技术将使海洋的上层水体变得“近乎透明”。对此,有不少网友高兴的认为这预示着中国的反潜技术将取得巨大突破。笔者认为,对于“观澜号”是否具有军事用途,现在还难下定论,不过这则消息透露出中国在蓝绿激光水下探测技术领域可能已经今非昔比。

  激光通信的基本原理与无线电通信类似,由两台激光通信机构成的通信系统。为了使激光通信具有全双工通信能力,每个系统都有信号调制电路、激光器和光发射(接收)天线。发射时,受调制的信号通过调制电路使激光器发光,使载有信号的激光通过光学天线发射一束受控扩散光束以便于接收天线接收。接收时,激光通信系统通过光学天线将收集到的光信号聚到光电探测器上,然后将这一光信号转换成电信号,再经过滤波、解调,还原出原始信息。激光束具有高亮度、高频率、良好的单色性和方向性,而激光通信使用激光波束为载波,具有很多独特的优点,如频带宽,容量大;尺寸小,使用便捷;方向性好,保密性强;不占频率资源,抗干扰等。这些使得激光通信在未来极具应用潜力,但是激光通信也有一个最大的缺点,那就是光线不能被阻断,一旦光路受阻,信息就无法传输,这一点在卫星与地面的天地通信中尤为严重,变化多端云雾会产生“幕布”的作用。

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  图片来自网络

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  蓝绿激光探深海

  据报道,为防止云层阻挡激光的传输,瑞士日内瓦大学正在致力于研究用超热激光在云层中烧出一个临时的“洞”,从而实现即使有云层遮挡也能进行激光通信。相关研究人员称,现在该技术已经能够穿透半米厚的人造云,而这种人造云中单位体积的水分含量是普通云的10000倍,也就是说在实际环境中这种激光束可以穿透一公里厚的云层。据悉,该技术会在2025左右向全球推广,对于激光通信的普及将产生重大的意义。

  1963年,Duntley S Q及Gilbert G
D等人在研究光波在海洋中的传播特性时,发现海水对0•47~0.58μm波段内的蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多,证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透光窗口。根据这一现象,发射蓝绿光的激光器展现出在水下目标探测、控制、通信等领域的巨大应用潜力。

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