紫外光通信关键技术分析摘要：紫外光通信是一种新兴的无线光通信技术,可作为常规通信手段的一种补充，广泛应用于海陆空专用的局域保密通信，其中关键器件和技术的制备、研究是紫外光通信发展的主要推动力。对这些关键器件和技术进行了分析对比，并指出了今后发展方向。关键词：紫外光通信；紫外光源；日盲滤光片；紫外探测器中图分类号：TN929.12?34文献标识码：A文章编号:10047373X(2013)07?0036?050引言军事通信在现代战争中的作用举足轻重，但是现有通信手段还存在很多不足：有线和光纤通信易被破坏，维护困难;无线和微波通信保密性差，易被干扰。为了满足现代战争对通信技术的特殊要求，更新颖、更安全的紫外光通信应运而生。紫外光通信基于大气吸收和散射，可实现非视距通信，具有保密性好、抗干扰能力强等优点，而且机动灵活，可以全方位、全天候的工作[[1]]。非常适合短距离抗干扰的复杂通信环境，在抢险救灾、应急保障和军事行动中都有巨大的发展前景。毫无疑问紫外光通信将受到各军事强国越来越多的重视，而其中关键器件和技术的发展将为紫外光通信带来巨大的变化。1紫外光通信的基本原理太阳光紫外辐射通过地球大气层时，波长在200〜280nm之间的中紫外波段(UVC)[[2]]会被大气平流层中的臭氧强烈吸收，通常称为紫外“日盲区”(SolarBlind)。日盲区的存在为紫外光通信提供了一个无背景噪声的通信环境。此外，紫外光在近地面大气中传输时，会受到大气分子和悬浮粒子的吸收和散射作用。吸收作用带来的衰减将紫外光的传输限定在几千米之内，一定区域外则无法进行截获和侦听，保证了通信的安全性；散射作用改变了紫外光的能量传输方向，这为紫外光NLOS通信奠定了基础。紫外光通信利用大气散射和吸收，是一种以日盲区紫外光作为传输介质的新型通信模式，2关键器件紫外光通信系统的关键器件包括光源、滤光片和探测器。它们的选择决定着系统的性能和工作特性。2.1紫外光源光源的选择对紫外光通信系统尤为重要。目前，应用于紫外光通信系统的光源主要有紫外气体灯、紫外激光器和紫外光发光二极管三大类。(1)紫外气体灯由于器件材料的限制，早期紫外光通信样机多以汞弧灯、汞氤灯等作为光源。但这种紫外灯易碎、寿命短、需要高压驱动，难以实现高速率的开关直接调制，转换效率很低,目前已经很少采用。GTE公司于2000年为美军研制了一种适用于多种近距离抗干扰通信环境的紫外光通信系统，以低压汞灯作为光源[[3]]。这种光源利用低压汞蒸气放电，产生254nm的高效率紫外辐射。其发射功率可达几十至上百瓦，调制简单易于实现，是一种容易获得的理想光源。可见，紫外灯功率大、成本低，是紫外光通信中普遍使用的一类光源。但由于其自身缺点，其中很多已经弃之不用。对于一些低速率的紫外光通信样机，适宜采用紫外气体光源，其中，低压汞灯被广泛采用。(2)紫外激光器1993年，林肯实验室研制出一种皮秒级脉宽的被动Q开关微芯片激光器，之后以此作为光源实现了通信。这种紫外激光器坚固耐用、易于维护，具有更大的频带宽度和更好的方向性，传输速率可达几百kHz到几MHz,更适用于远距离和高速率的紫外光通信系统。但成本高、效率低，而且技术尚不成熟等都限定了紫外激光器的使用场合，目前主要用于短距离NL0S系统仿真实验和功能验证。2007年中国科学院物理研究所报道了瓦级实用化的全固态266nm紫外激光器的设计和应用[[4]],这种全固态的紫外激光器代表着紫外激光器未来的发展方向。(3)紫外光发光二极管2002年，美国DARPA启动了半导体紫外光源研究项目(SUV0S)[[5]],旨在研究并制造紫外波段的LED光源。紫外LED体积小、调制载波频率高，并且功耗低、易高速驱动,突破了传统紫外光源的瓶颈，为紫外光通信带来了新的生机。2005年，MIT林肯实验室首次釆用紫外LED作为光源实现了短距离紫外光通信系统[[6]]。虽然目前单个紫外LED辐射功率还比较低，相信随着半导体材料工艺的不断进步，紫外LED性能将更加突出，瓦级功率的深紫外LED的出现将带动紫外光通信跨越式的发展，可实现紫外光通信大带宽高速率的传输。对比这三种紫外光源(见表1),由于各自的特点应用于不同场合：气体放电灯辐射功率较高，可用于大功...