试析无线光通信系统的影响因素

摘 要 无线光通信系统是宽带通信领域中一种新兴的宽带技术，它以空气为传播介质，以激光为载体满足数据传递的功能需求。目前，我们基本上已经掌握无线光通信在近距离、常规条件下的应用技术，但对影响无线光通信系统的因素，如大气衰减和大气湍流还没有全面的把握，要想实现远距离、无障碍通信，就要对无线光通信系统的影响因素进行分析研究，确保无线光通信系统的稳定性。

【关键词】无线光通信系统 大气衰减 大气湍流

无线光通信系统是以激光为载体进行信息的传递，但激光在大气中传播的过程中，一方面会受到大气中各种物质、雨、雪、雾的影响，衰减激光信号的强度；另一方面，激光传输过程中由于受到温度和湿度分布不均造成的大气湍流的影响，产生闪烁现象，使其相干性受到破坏，影响激光传输的稳定性。下文就从大气衰减和大气湍流两方面对无线光通信系统的影响进行分析研究。

1 大气衰减效应对无线光通信系统的影响

大气中各种物质对光的吸收、散射作用和天气的变化是产生大气衰减效应的主要原因，下文将通过对这两种因素的详细介绍展示其对无线光通信系统的严重影响。

1.1 大气中的物质对无线光通信系统的影响

大气中各种物质对光产生的吸收、散射作用会对无线光通信系统产生影响。大气中存在的分子有很强的吸收特性，但这种吸收特性是具有选择性的，会根据光的波长的不同进行选择，但不论如何都会对光的传播产生影响。除此之外，大气中存在着各种大小和数目不同的微粒子，光通过这些不均匀的物质时还会产生散射作用，使光在传播过程中光能量减弱，并产生光斑分布不均的情况，这些情况同样会对光的传播产生重大影响。大气中的物质通过吸收光、散射光等不同的手段使得光在大气中传播的过程中产生损耗，相应的产生大气衰减效应，造成无线光通信系统的不稳定。

1.2 天气变化对无线光通信系统的影响

天气是不断变化的，正是因为天气的这种不稳定性才会对无线光通信系统产生影响。天气中的雨、雪、雾是对无线光通信系统产生影响的主要因素。

首先，介绍雨对无线光通信系统的影响。激光的波长与雨滴直径相比相差很多，故此雨滴产生的散射作用和激光的波长并不相关，激光在雨中有足够高的透射率，但雨滴仍会对无线光通信系统的传播产生衰减作用。降雨会对无线光通信系统的传播路径产生影响，通过对发射功率、误码率以及通信距离的研究分析发现雨滴直径的大小以及下降速度将会对无线光通信系统的传播时间和空间距离产生严重影响。如果出现暴雨，若大气衰减作用很大，会导致通信系统的完全中断。

其次，介绍雪对无线光通信系统的影响。雪和雨相比较而言，其物理特征难以具体描述，致使目前还没有比较科学合理的方法解决雪对通信系统的衰减作用。但可以在含水量一致的情况下和雨、雾的衰减作用做比较，雪对激光的衰减作用小于雾的衰减作用，大于雨的衰减作用。雪对激光产生的衰减作用与光的波长几乎没有关系。

最后，介绍雾对无线光通信系统的影响。雾对无线光通信系统的影响最大，因为激光的波长与雾粒的直径比较相近，会产生比较大的衰减作用。此外，雾还会因为自身的棱镜作用对激光产生衍射，使传播中的光能量衰退较快。这会大大缩减无线光通信系统传播的空间距离和时间长度。

2 大气湍流效应对无线光通信系统的影响

在实际应用过程中，大气湍流效应对无线光通信系统产生很大的影响，使无线光通信系统的可靠性和稳定性受到考验。为了确保无线光通信系统的可靠性和稳定性，要全面分析大气湍流效应对无线光通信系统的影响。大气所处的环境条件是随机的、不确定的，因此大气的温度、湿度等条件也是随机的、变化的，这些因素的不断变化使得大气折射率分布不均匀，从而导致无线光通信系统在传播过程中出现抖动和闪烁，造成大气湍流效应。

大气湍流效应对无线光通信系统的影响主要是因为激光直径和湍流大小的不同造成的。当湍流比激光直径大的比较多的时候，激光投影点会出现光束飘逸的现象，当湍流和激光直径相差无几或者湍流比激光直径小很多的时候，接收平面上会出现展宽效应，导致出现光强度不一，忽暗忽明，即出现闪烁现象。大气湍流效应一般会出现在各种天气条件下，但会因温度、日光强度的不同使得激光传输环境的温度、湿度产生变化，其效应会也有所不同，一般情况下晴天湿度低，大气湍流效应较弱。

探测器上光的强度由于受到闪烁现象的影响会不断变化，就好像给接收机安装了一个无比大噪声源，这会对无线光通信系统的信噪比造成严重的影响，进而影响通信系统的误码率。误码出现的原因主要是因为闪烁现象涉及的范围广和探测器灵敏度高于探测功率造成的误码。为了降低无线光通信系统的误码率，一般采取多台发射机同时发射一个信号的方式。由于湍流强度的不同引起不同程度的闪烁，造成的衰减程度也不尽相同，但这可表明闪烁造成的衰减是影响无线光通信系统远距离传输的一个重要因素。由此可见大气湍流是影响无线光通信系统的一个重要因素。

3 总结

本文详细描述了大气中的各种物质、天气的变化以及大气湍流效应中闪烁现象对无线光通信系统的影响，使读者对无线光通信系统和其影响因素有了全面的了解。以后无线光通信技术的研究工作应致力于消除天气变化、大气湍流等影响因素对无线光通信系统影响，解决激光传输过程中传输距离短和时间长度有限的问题，实现激光远距离、高稳定性传输，使无线光通信系统的优越性完全发挥出来，逐步取代光纤通信和无线通信技术。

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作者单位

辽宁省盘锦市中油辽河工程有限公司电气工程所 辽宁省盘锦市 124000

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