基于激光通信的图像传输系统探究

牛 超



基于激光通信的图像传输系统探究

牛 超

石家庄诺通人力资源有限公司，河北 石家庄 050000

将激光束作为信息通道，能够实现信息的双向传输。当前，激光通信是激光技术中最重要的研究点之一。基于激光通信技术的图像传输系统，能够使图像传输的效果更加理想，在一定程度上促进图像传输系统的发展。首先对激光通信的图像传输系统的工作原理以及设计方案进行了分析；然后对激光通信图像传输系统的硬件设备的设计进行了阐述，进一步探究了基于激光通信的图像传输系统；最后通过分析总结，表明激光通信的图像传输系统不仅能在很大程度上提高图像传输效率，而且能实现图像传输的实时性，具有很大的实用价值。

激光通信；图像传输；通信系统；设计

引言

激光通信是一种新兴的通信技术。与传统的通信技术相比，激光通信具备许多特有的优点，比如抗截获能力强、设备轻便、传输效率高、速度快、抗干扰等。因此，激光通信是目前的研究热点之一，广泛应用于高空、深海、空地等地区的传输通信，有广阔的研究应用前景。本文重点探究了基于激光通信的图像传输系统，分析与研究了基于激光通信的图像传输系统的工作原理及优点。当前，基于激光通信的图像传输系统已广泛应用于各个行业的发展之中，是我国产业发展不可缺少的技术之一。

图像通信是指在两个终端之间传递视觉信息的一种通信方式。图像通信分为两个步骤，分别是图像处理与图像传输。近年来，各个行业对于高速图像传输的要求越来越高，因此传统的图像传输系统已无法满足人们的需求，进而发明了基于激光通信的图像传输系统，促进了图像传输的发展。

1 基于激光通信的图像传输系统工作原理及优点

1.1 基于激光通信的图像传输系统的工作原理

当前，光纤通信已经发展得较为成熟。激光通信在工作原理上与光纤通信有许多相似的地方。两者的差别在于传播媒介不一样。光纤通信的传播媒介是光导纤维；而激光通信的传播媒介则是大气。两种传输技术都用的激光，因为激光与其他光波相比有着独有的特点，如高相干性、高单色性和高方向性等[1]。

大气是激光通信最重要的传输媒介，激光通信在大气中进行信息传播。激光通信系统最重要的组成部分是光发射机和光接收机两部分；而大气就是光发射机和光接收机中间的通道，要尽量确保大气中没有阻碍激光传播的障碍物。光发射机的发射功率只有达到要求，才能完成基于激光通信的图像传输。

基于激光通信的图像传输系统的工作原理是，首先将视频信号从DVD输出，调制成100 MHz高频载波，再调制半导体激光器LD，然后激光传输到接收设备光电探测器，探测器把光信号转化为电信号，解码器将电信号转化为视频信号，最终在监视器或者示波器中输出。这就是整个基于激光通信的图像传输系统的工作流程。

1.2 基于激光通信的图像传输系统的优点

基于激光通信的图像传输系统有许多独有的优点，主要总结为以下几个方面。

1.2.1 频带宽，传输的效率高，通信容量大

激光通信和微波相比，频率在很大程度上得到了提高，并且在传输和通信时，载波频带宽，这在很大程度上提高了通信和传输效率。

1.2.2 可传输的频谱资源较为丰富

激光通信相比于其他通信方式来说，适用范围大幅提高，且适用于多种通信协议，不易受到通信协议的限制。

1.2.3 传输过程中不易发生信息泄露，保密性强

激光通信的一大优点是定向性强。由于激光通信的光发射机发出的光束较为纤细，因此通信不易受到外界干扰，保密性较强。

1.2.4 易于处理突发事件，可靠性高

激光通信的传输媒介是大气和光源。由于光束纤细、发散角小，因此传输较为可靠，不易受到卫星通信的干扰，提高了传输效率和传输质量，更为可靠[2]。

1.2.5 体积小、质量轻，利用率高

与其他通信方式相比，激光通信的利用率较高，有利于节约成本。此外，由于波长较短，激光通信的发射望远镜与接收望远镜的口径较小，因此激光通信的设备体积与质量都会大幅减少。

1.2.6 功耗较低

上文提到了激光的诸多优点，例如激光的能量较为集中、发散角较小且功率密度较高。这些优点都决定了发射机的功率会在很大程度上减小，因此功耗也会随之减小。图像传输通信是一项高科技工作，成本较高，如果功耗减少，就能在很大程度上减少成本，节约资源。

2 基于激光通信的图像传输系统的整体设计方案

激光通信包含三种类型，分别是大气激光通信、空间卫星激光通信以及水下激光通信。激光通信通常由光发射机、空间信道以及光接收机组成。光发射机到空间信道和空间信道到光接收机之间，都由光信号进行传输，图像由光发射机进入，再从光接收机输出，最终完成激光通信的图像传输。在整个图像传输系统中，还需要对光束进行调整，放大信号，其中光发射机与光接收机是最重要的构成元素。

2.1 基于激光通信的图像传输系统发射机的设计

基于激光通信的图像传输系统发射机，简称光发射机。它的主要组成部分分别是：电端机、接口、线路编码、驱动电路以及光源。其中，驱动电路和光源是最核心的组成部分。对光源要进行功率控制与温度控制，称为控制电路[3]。

光发射机的工作原理是：首先，电信号从电端机中输出，然后经过接口，进入光发射机中，线路编码会把电信号转换为适合的码型，便于线路传送，接着通过驱动电路，将电信号转变为光信号，光源会将光信号输出成为连续光波。控制电路会对温度和功率进行适当的控制，保证输出的是平均光功率。

2.2 基于激光通信的图像传输系统接收机的设计

基于激光通信的图像传输系统发射机，简称光接收机。光接收机的主要组成部分是：光检测器件、前置放大器件、主放大器、均衡器、定时判决器、解码器、定时提取器以及偏压控制器。通常情况下，光检测器件主要由高度灵敏的光电二极管组成。光接收器的工作程序主要是：首先由高度灵敏的光电二极管利用半导体的光电效应对光信号进行检测，然后信号将通过前置放大器和主放大器，使其放大到判决电路所需要的信号电平，这样输出的电信号才能保持稳定。均衡器可以使信号均衡，成为升余弦波，进而减少码间干扰和噪声干扰。定时判决器能够把经过均衡器后生成的波形判决再转换为原来的波形。定时提取器的主要功能是把时钟从接收到的信号中提取出来。解码器则是与光发射器中的编码相对应，将接收到的编码再转换为发射端的电信号，最终输出到终端接收机。

3 总结

基于激光通信的图像传输系统是一种新兴的传输技术。这种传输系统定会成为未来通信行业中非常重要的研究方向。近年来，各个行业领域对于图像传输的需求越来越大，传统的图像传输系统早已无法满足行业的发展，因此如果能广泛实现基于激光通信的图像传输，就能进一步促进信息的传输，为人们的生产和生活提供便利。综上所述，基于激光通信的图像传输系统是我国新兴技术领域中非常重要的研究点之一。广大的从业人员要提高对激光通信技术的重视，加大研究力度；国家更要加强对激光通信技术的支持，增加资金投入，共同促进我国激光通信技术的发展，促进基于激光通信的图像传输系统的发展，促进我国科学技术水平的提高。

[1]马惠军，朱小磊. 自由空间激光通信最新进展[J]. 激光与电子学进展，2015，42（3）：7-10.

[2]杜安源，柯熙政. 大气激光通信系统中RS码的研究与实现[J]. 产业与科技论坛，2016（7）：42-43.

[3]邓天平. 自由空间光通信系统关键技术研究[J]. 科学技术管理与技术，2016（5）：24-25

Research on Image Transmission System Based on Laser Communication

Niu Chao

Shijiazhuang Nuotong Human Resources Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050000

The laser beam is used as an information channel to realize bidirectional transmission of information. Currently, laser communication is one of the most important research points in laser technology. The image transmission system based on laser communication technology can make the image transmission effect more ideal, and promote the development of the image transmission system to a certain extent. Firstly, the working principle and design scheme of laser communication image transmission system are analyzed. Then the design of hardware equipment of laser communication image transmission system is expounded, and the image transmission system based on laser communication is further explored. Finally, through analysis and summary, It shows that the image transmission system of laser communication can not only improve the image transmission efficiency to a large extent, but also realize the real-time performance of image transmission, which has great practical value.

laser communication; image transmission; communication system; design

TN929.1

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