谈谈堪称绝对高科技的蓝绿激光对潜通信

对潜艇通信一直是一个世界级的难题，因为要同时确保潜艇本身的隐蔽性和通信的超地平线和超远距离，并且还要确保通信的不受干扰和绝对可靠。因为这种通信包含的信息可能是发射核弹的命令，如果出现差错引发不可挽回的核战争，那么谁也负不起这个历史责任。因此超长波通信几乎是目前最可靠的对深海潜艇通信的模式，不过超长波通信本身的问题也很大，这就是陆地通信台的设备设施庞大，仅仅天线就有几十上百公里，如此大范围的非隐蔽目标，在未来核大战中肯定是被第一轮就抹平的重点目标；而且这种地面发射台耗电功率巨大，以几十万千瓦的电力支撑一个发射台。一旦启动对几千公里内的正常的无线电通信都有干扰。而超长波电台的发送信息的效率更是低到吓人的程度，

1个小时发送不完一个长单词。如果发生核大战，一个命令还没发完，也许超长波电台本身已经不存在了。于是各大国水下的核潜艇，除了接受超长波电台的命令，还要定期收听中短波的广播和报时，就是防止万一本国被毁而不知道情况发生了变化。这些方式其实都是非常原始的。那么有没有一种对潜通信方式，既高速又高效而且安全性还相对很高呢？蓝绿激光通信就是最有前途的一种。蓝绿激光通信的优点是：穿透海水能力强，可实现与下潜400米到600米的的潜艇直接通信；这比超长波最多能穿透150米深的海水的能力强几倍。激光通信频带宽，数据传输能力强；波束宽度窄，方向性好；设备轻小；抗截获、抗干扰、抗毁能力强；不受电磁以及核辐射的影响。但是，由于这种通信方式，

使用经大气传播的光波，在大气中会引起光散射，造成信号的衰减。但是这种衰减是可以在承受范围之内的。蓝绿色本身可以代表0和1，这样就可以高速传递任何数字信号。毕竟对包括电脑在内的任何数字设备来说，只要区别0和1就可以高速传递任何内容和画面。如果派出一架飞机，携带激光器。从潜艇上空飞过，如果飞机高度为10公里，以亚音速的速度飞过潜艇上空时，激光束将在海面上扫过一条15公里宽的照射带。在飞机一次飞过潜艇上空的约3秒的时间内，可完成40到80个单词的信息量的通信。比长波电台的信息传递速度快了几个数量级，而且穿透性和更强。这种方法实现起来较为容易，在条件成熟时，这种办法很容易升级至天基系统之中。用卫星可以更大范围和更高效地实现对潜艇的高速通信。

如果担心飞机对某海区的激光通信可能暴露该海域有本方潜艇，那么可以用卫星，对大范围的海域反复加密扫描，这样对手也不知道具体那一片海水里有潜艇。奋斗者号在万米以下实现了高速数据传输，有可能是激光水下通信的彻底突破之一。

蓝绿激光为实现潜艇水下通信开辟了崭新的技术途径

长期以来，在水下如何保持与外界的通讯是一道世界性难题。蓝绿激光的应用，为实现潜艇水下通信开辟了崭新的技术途径。

海水为什么会呈现蓝绿色，是因为海水吸收了光谱中其他颜色的光。20世纪70年代初，美国研究人员率先发现了蓝绿色这一“海水窗口”，进而巧妙利用一定波长的蓝绿激光，由卫星或飞机中继，使潜艇水下通信向前迈进了一步。

蓝绿激光水下通信利用的就是波长为450—530纳米的蓝绿色光在水下衰减较小的原理。水下蓝绿激光通信具有海水穿透能力强、数据传输速率快、方向性号、设备轻巧且抗截获和抗核辐射影响能力好，相当于在水下游弋的潜艇戴上了数据通信的“助听器”，因而迅速得到快速发展和广泛研究。

自美国海军从1977年提出卫星—潜艇通信的可行性研究后，激光对潜通信迅速成为美国的战略性研究计划。从1980年开始，美国以几乎两年一次的频率开展过多次海上大型蓝绿激光对潜通信试验，到20世纪90年代中期，基本完成了蓝绿激光水下通信的所有关键性试验。此时，处在两极格局尖锐博弈另一端的苏联也不甘落后，从1983年底就在黑海舰队进行了利用空间轨道反射镜实现岸对潜水下蓝绿激光的通信试验。此后，英国、德国、加拿大、法国、澳大利亚等国也相继跟进研究。

经过10多年不间断的蓝绿激光通信试验，美军目前已形成较为明朗的卫星—潜艇激光通信发展方向。尤其是体积小、重量轻、高功率、长寿命的二极管泵浦固体激光器的研制成功，使得在卫星上装上蓝绿激光器成为可能。美国国防部高级研究计划局正在以地球同步卫星为平台，开展双工卫星—潜艇蓝绿激光通信系统的研制。美军还针对对潜通信现状，在由波音飞机改造而来的E-6“水星”对潜通信飞机上加装了机载蓝绿激光通信系统，已经取得了一定的数据通信效果。

长期以来，制约潜艇成为海战主角的一个重要原因，就是无法依托电磁波在水下对外有效通信。未来，随着以蓝绿激光通信为代表的水下通信技术发展成熟，“以潜制海”的时代或许即将来临。

其实，除对潜通信外，蓝绿激光在海军装备应用中还大有可为。世界军事强国相继投入了大量人力、物力用于蓝绿激光探雷、测深、水下传感、海基光控武器等方面的试验研究，取得了一大批技术突破。1967年，美国就完成了世界上第一个蓝绿激光测深装置，该型水下探测装置可用于探测和搜索海底沉船、测绘海图等。美国海军曾将蓝绿激光系统作为发展探雷设备的首项发展项目，海湾战争时期美军利用激光探雷器寻找水雷，效率比声呐方式高出数十倍。此外，水下传感器是潜艇、水下机器人的“耳目”，对及时发现和识别水下威胁目标具有重要作用。利用蓝绿激光水下传感装置，可获得比其他水下传感器更高的识别精度和定位能力，甚至可实现潜艇对水下目标的跟踪和直接攻击。

蓝绿激光通信优点虽多，但在具体应用时也存在诸多技术瓶颈。激光波束窄，一般传输路径都是直线，潜艇在离陆地较远的区域作战时，必须依靠大型飞机和卫星平台向特定水域发射通信激光。一旦这些平台遭到摧毁，潜艇将有可能再次变成“睁眼瞎”。因而，目前对潜通信采取的技术手段依旧是首先利用长波电台粗略对潜艇进行定位，之后再使用激光通信手段进行精确通信，但会严重受限于低频通信的通信质量和定位精度。

同时，激光在水中衰减虽小，但光波一路上要经过二氧化碳、水蒸气、悬浮微粒、臭氧分子以及云层和大气湍流的多重干扰，因此需要激光发射装置根据外部环境实时调整发射的角度、强度和频率等特征信息，对激光发射端的自适应光学系统提出了较高要求，这些都是蓝绿激光通信亟须优化改进的技术难题。

相关问答

激光通信通常分为哪四种形式?

答:激光通信通常分为大气通信、空间通信、水下通信和光导纤维通信四种形式。1.大气激光通信是让载有信息的激光光波通过大气传输至对方,其工作原理及通信过...

水下通信的三种方式?

水下通讯主要有无线电,激光,水声通讯这三种。当前,随着无人与智能化装备的高速发展,水下通信技术逐渐成为影响水下作战部队信息化作战的瓶颈,无法支持复杂...

量产氮化镓激光芯片的公司是哪家?

国内第一家规模量产氮化镓激光芯片的企业是安徽格恩半导体有限公司。该公司于2023年8月成功举办“激遇格恩光耀世界”氮化镓激光芯片产品发布会,打破了国外企...

潜艇水下如何通迅?

潜艇在深海中航行,海水就是其最强“隐身衣”。它保护潜艇不被军舰、飞机和卫星发现,成为令人恐惧的“深海杀手”。不过凡事有利有弊,厚厚的海水也成了潜艇通...

摩卡激光雷达有啥功能?

激光雷达指利用激光器作为辐射源的新型雷达。主要用于导弹和火箭初始段的跟踪、测量、卫星精密定轨、飞机和巡航导弹低仰量角跟踪测量,以及大气的温度、湿度、...

激光武器是未来武器的发展方向吗?

不是特别看好激光武器(请注意是武器)的应用前景。大伙别被《星球大战》里的激光枪、激光炮忽悠了——激光耗能极大,眼下要想造出大功率激光器,就必须配备构...

光在水中能传播多远?

能见度好的最水可以有70米左右,即在水下70米深放一个白色盘子,水面上可以看到;水最透蓝绿色光,也就是海水是蓝色的缘故,潜艇与飞机通信也用蓝绿激光;透过也...

什么光影在水下能看清?

蓝绿光影在水下能看清。蓝绿光通信是激光通信的一种,采用光波波长为450-570毫微米的蓝绿光束,介于蓝光和绿光之间。由于海水对蓝绿波段的可见光吸收损耗极小...

中国量子通信卫星能和深海中的潜艇通过量子纠缠通信吗?

现在有一种蓝绿光对潜通信的方式,这是一项较新的技术,国内外报道的不多,但它跟量子通信无关。量子通信的主要作用是为了加密,而并不是为了提高通信速率和可...

光波在水中的穿透率?

除极低频率外,电磁波在水中的衰减很快,穿透能力较强的超长波也仅能穿透水面约100米左右;光波在水中受吸收和散射影响,只能进行短距离传输,传输最远的蓝绿...