自由空間光通信

自由空间光通信（ FSO ）是一种光通信技术，它利用光在自由空间中传播的方式，以无线通讯的形式传输数据，被用于电信或计算机网络中。 “自由空间”是指空气、外空间、真空或类似的空间。它与使用光纤电缆等实体形成的通信技术有所不同。

这是 8 光束的自由空间光学激光链路，其额定值为 1 Gbit/s。中间的大透镜是接收器，较小的透镜是发射器。其右上角有一个单筒望远镜，用于对齐左右两头的发射器。

该技术在高成本或一些不切实际的物理连接的情况下很有效。

历史

用途和技术

可以使用红外激光在自由空间内实现点对点的光学链路，尽管使用LED可以实现短距离的低数据速率通信。红外通讯(IrDA) 技术是一种非常简单的自由空间内的光学通信形式。在通信方面，自由空间光学通信技术被视为光学无线通信应用中的一部分。自由空间光学也可用于航天器之间的通信。 ^[1]

工程细节

通常此项技术有如下的最佳使用场景：

• 以快速以太网或千兆以太网速度，在校园内建立不同局域网之间的连接
• 城市中的不同局域网之间连接，使其构成一个城域网
• 透过发送者和接收者之间的非他们所有的公共道路障碍
• 快速光纤高带宽网络接入业务交付
• 融合语音数据的连接
• 临时网络安装（用于活动或其他目的）
• 灾难恢复时来快速重建高速连接网络
• 作为现有无线技术的替代或升级
  • 与自动瞄准节点系统结合使用，为其提供强有力的支撑，可以支撑在汽车或笔记本电脑行驶或移动时的网络服务。或者使用自动瞄准节点与其他节点创建网络间的连接。
• 作为重点光纤连接的安全附件（冗余）
• 用于航天器之间的通信，包括卫星星座中的卫星单元
• 用于芯片间和芯片内的通信^[2]

参考

延伸阅读

• Christos Kontogeorgakis. Millimeter Through Visible Frequency Waves Through Aerosols-Particle Modeling, Reflectivity and Attenuation (Thesis论文). Virginia Polytechnic Institute and State University. May 1997 [2022-11-27]. （原始内容存档于2022-11-27）. Master's Thesis
• Heinz Willebrand & Baksheesh Ghuman. Free Space Optics: Enabling Optical Connectivity in Today's Networks. SAMS. December 2001. （原始内容存档于2012-06-22）.
• Moll, Florian. Free-space laser system for secure air-to-ground quantum communications. SPIE Newsroom. December 2013. doi:10.1117/2.1201311.005189.
• David G. Aviv. Laser Space Communications. ARTECH HOUSE. 2006. ISBN 978-1-59693-028-5.

外部链接

• 用于 HAP 的 COST297 上的自由空间光学
• 微波和光链路中菲涅耳区的解释 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• YouTube上的video showing Lichtsprechgerät 80 in use视频
• International Space Station to Beam Video Via Laser Back to Earth （页面存档备份，存于互联网档案馆） ，2014 年 3 月 NASA 在国际空间站的科学演示任务下激光通信的光学有效载荷
• 无线光链路预算 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（带有 python 示例）。

1. Schütz, Andreas; Giggenbach, Dirk. DLR communicates with TerraSAR-X Earth Observation satellite via laser beam (PDF). DLR Portal. Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) - German Aerospace Center. 10 November 2008 [14 March 2018].^{[失效連結]}
2. Jing Xue, Alok Garg, Berkehan Ciftcioglu, Jianyun Hu, Shang Wang, Ioannis Savidis, Manish Jain, Rebecca Berman, Peng Liu, Michael Huang, Hui Wu, Eby G. Friedman, Gary W. Wicks, Duncan Moore. An Intra-Chip Free-Space Optical Interconnect (PDF). The 37th International Symposium on Computer Architecture. June 2010 [June 30, 2011]. （原始内容 (PDF)存档于2012-04-03）.