http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-11-05
美研发红外激光通讯系统：无法窃听安全性高
美军正在研发名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这一系统将成为军方通讯的未来
新浪科技讯 北京时间11月1日消息，据美国探索频道报道，如何在不被人窃听情况下传输信息一直是军方面临的挑战，红外激光通讯可以解决这个问题。目前，美国俄亥俄州莱特-帕特森空军基地的空军研究实验室正与阿肯色州费耶特维尔的空间光子学(Space Photonics)公司合作，研发一种名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这种激光通讯携带的信息量超过Wi-Fi等其他无线信号并且安全性更高。
红外激光通讯之所以具有较高的安全性要归功于这种激光的特性。红外激光束很窄，敌方无法窃听，除非他们正处在传输线路上。这与无线电波形成鲜明对比，后者会在传输点附近产生“波瓣”，让黑客窃听成为一种可能。如果一个人设法进入激光束的传输线路，而后试图进行“搭线窃听”，激光束将中断，这种中断会立即提醒发送者可能有人在线路上试图进行窃听。由于激光系统以“瞄准线”方式工作，发送者可以确定是否有人试图截取信息，而后重新进行发射。
空间光子学公司首席工程师特里-蒂德维尔表示：“它的安全性是与生俱来的。”最近，这家公司签署一项协议，负责将他们研发的技术商业化，而后出售给国防部。除了具有较高的安全性外，激光通讯还可以将大量信息塞入很窄的光束。Wi-Fi每秒的信息传输量可达到数兆位，相比之下，红外激光束携带的数据量可达到Wi-Fi的数千倍。
除了空间光子学公司外，其他一些公司也在为军方研发激光通讯系统，其中包括ITT Exelis公司。ITT Exelis公司先进系统和革新部门负责人加里-塔兰蒂诺表示，他们拿下一项价值700万美元的合约，为海军研发一种船对岸通讯系统。他说：“我们正在设计这种激光通讯系统，希望能够在自动操作和天电干扰修正方面实现最优化。”截至2013年末，ITT Exelis的激光通讯系统有望浮出水面，如果只建造一座通讯站，通讯距离大约可达到12英里(约合19公里)。
空基激光通讯的概念于上世纪70年代首次提出，这项技术成本很高。光纤电缆大约在同一时期开始广泛使用，这种电缆成本比普通电缆低，传输距离更远。空基激光束的传输距离通常为几公里，如果是在高空飞行的飞机之间，距离可达到120英里(约合193公里)。随着成本更低的半导体激光器技术的不断发展，成本开始下降。与此同时，智能手机、笔记本电脑和平板电脑等电子设备的兴起也提高了对更大数据容量的需求。
在民用市场，很多公司借助光缆提高手机信号塔的容量，以便让电缆网络携带更多数据。在战场上，铺设光缆显然不是一种符合实际的做法。与平民一样，美国军方发现他们也需要传输大量数据，因此重新将目光聚焦激光通讯。2000年代中期，阿富汗巴格拉姆空军基地安装了固定的小规模系统。
激光通讯拥有大量优势，但也存在一系列问题，其中一个问题就是激光束的瞄准。早期的系统使用大型接收器，或者让激光束弥散，在到达接收点时达到几英尺宽。现在采取的方式是将接收器的光学装置与万向支架结合在一起。空间光子学公司通过改变镜头的方向，让激光束始终击中接收器——允许万向支架让接收器旋转，基本上完成对准工作，光学装置完成余下工作。ITT Exelis公司采取的方式主要依赖于万向支架。
2010年，AOptix公司为空军验证了一种采用适应性光学仪器的系统，这种方式借鉴了望远镜的设计，用以确保激光束传输和接收质量。1.5微米波长的激光束能够高效传输，但潮湿的空气和浓雾会降低信号的传输范围。AOptix公司将他们的系统与无线电频率发射机结合在一起，作为备用系统。没有一项技术是完美的，随着追踪系统和信号处理系统的性能不断提高，激光通讯技术也将不断发展。塔兰蒂诺说：“新一代的技术正不断走向成熟。”(秋凌)
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