自由空间光学通信（免费 - 称为FSO）是一种双向通信技术，可以通过激光在大气频道中实现点对点，点对点或多点对点声音，数据和图像信息。本文介绍了自由空间光学通信的国内和外国研究状态，并分析了当前的应用状态和未来的发展趋势。

1。自由空间中光学通信的当前研究状态

1.1 FSO系统基于直接耦合光电视

早在30年前，自由空间光学通信就引发了一波研究，但是许多客观因素，例如设备技术，系统技术以及大气频道的光传输特征的不稳定性本身都阻碍了其进一步的发展。同时，随着光纤生产技术，半导体设备技术和光通信系统技术的持续改进和成熟度，光纤通信在1980年代引起了热潮，一旦陷入了低谷，自由空间光学通信。但是，随着骨干网络的基本完成以及最后一英里问题的出现，以及高功率半导体激光技术，自适应变焦技术以及光学天线设计，生产，安装和校准技术的发展和成熟度近年来，对Free the Free the Free the Free the Free the Free the Free 均已引起人们的注意。

在国外，FSO系统主要在美国和英国等经济和技术发达国家中生产和使用。到目前为止，FSO已在商业服务网络中使用了许多电信运营商，最典型的是他的公司。在悉尼奥运会上，该公司成功使用了FSO设备进行图像传输，并成功地使用FSO设备获得了数据连接，以在西雅图的四季酒店为客户提供 /s。该公司还计划在四年内建立整个美国100个FSO城市的网络。该公司通过美国波士顿地区的光节点连接了FSO通信网络和光纤网络（），完成了该地区整个光学网络的构建。

当前的商业FSO系统（见图1）通常使用光源的直接输出和光电探测器的直接耦合。该系统具有以下缺点：

（l）半导体激光器在水平和垂直方向上发射的光束的差异角度不同，并且发射点较厚。因此，我们需要先将发出的光束塑造成圆形高斯梁，然后在发射之前对孔进行填充并扩展光束。这样，发射端处的光系统更为复杂，体积将相应增加。

（2）在接收端，光点直接发送到PD，并在通过光学天线收敛后转换为电信号。通常，我们需要提供点对点的双向通信系统，以便FSO系统的每个端子都包括激光器，检测器，光学系统，电子组件以及活动设备所需的电源。该系统通常尺寸较大，重量重，成本较高。从FSO系统终端的内部结构图中，可以看出，完成一个简单的点对点链接需要6个OE转换单元。随着人们对带宽的需求变得越来越高，PD的成本也更高，6 OE转换单元大大提高了成本。

（3）FSO终端设备通常安装在屋顶上。如果该端子包含大量活动设备，则会给我们的安装带来很多不便。

（4）系统的可伸缩性非常小。如果用户所需的带宽增加，则需要将整个FSO系统终端包装在一起，需要用新的终端代替，并且需要重新安装安装新设备的过程。整个升级过程需要很长时间，这给人们带来了巨大的损失。

1.2基于光纤耦合技术的FSO系统

在用于纤维输出和纤维输入的自由空间光通信系统中（见图2），激光输出的高斯光束耦合到光纤，然后直接发射。一定距离传输后，光束通过合适的聚焦光学系统集中在纤维芯上，然后沿光纤传输，并通过PD接收了还原信号。通过这种方式，通过在传输和接收末端使用光纤连接，我们只需要在屋顶上放置光天线系统，然后通过光纤将其他控制系统放置在室内可以实现点对点连接。整个系统结构简单易于安装。

这个新的FSO系统具有以下优点：①降低了不必要的EO转换，链接只需要2个OE接口，这大大降低了成本。 ②光学系统相对简单。光纤发射的光束通常是圆形高斯光线，不需要整形手术，简化了光学系统，减少体积并易于安装。 ③升级和维护。当用户的带宽增加时，我们只需要升级放置在室内的系统即可消除复杂而笨重的对齐过程。 ④基于纤维耦合的空间光通信系统可以与现有的光纤通信网络充分结合，并在现有的相对成熟的光纤通信系统中使用设备，例如EDFA和WDM中使用的传输和接收模块，多路复用器和弹能器。 ⑤可以将其与光学代码分部多元访问多路复用技术（）结合使用，以形成一个自由空间系统并进一步扩展系统的带宽。

对于基于纤维耦合技术的FSO系统，以下两个因素至关重要：①小尺寸和轻度光学天线系统。最佳光学天线的设计必须首先将尽可能多的光融入单模光纤中，以获得最大的耦合效率。其次，它必须能够通过粗糙的跟踪系统来测量传入光的角度。另外，必须达到最高的通信率和稳定性。 ②具有良好性能的跟踪系统。为了使光学接收天线接收到的光有效地耦合到具有极小数值光圈的单模光纤中，我们必须在系统中添加双向跟踪系统。

2。家庭空间光学通信系统研究的当前状态和进度研究