潛艇發(fā)展到現(xiàn)在依然無(wú)法成為海戰(zhàn)的主角，以潛制海理論一次次的破產(chǎn)根本原因并不在潛艇的作戰(zhàn)性能不強(qiáng)大，而是因?yàn)闈撏г谒�下無(wú)法對(duì)外通信。雖然這個(gè)結(jié)論并不絕對(duì)，例如也可以用長(zhǎng)波進(jìn)行通信，但長(zhǎng)波電臺(tái)天線太過(guò)巨大，水面艦艇和飛機(jī)都無(wú)法安裝，因此水面艦艇雷達(dá)和預(yù)警機(jī)都無(wú)法將感知到的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)傳輸給潛艇。此外長(zhǎng)波的能量傳輸效率太低，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單通信，完全達(dá)不到作戰(zhàn)協(xié)同要求。

就連美軍在遂行反潛作戰(zhàn)時(shí)，都要求潛艇和反潛機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的責(zé)任區(qū)劃分，以免反潛機(jī)誤傷潛艇。而潛艇在現(xiàn)代海戰(zhàn)中遇到最多的情況則是根本不知道對(duì)手在哪，只能蹲守在海里撞運(yùn)氣，一旦上浮就被對(duì)方的反潛力量抓住胖揍，因此潛艇更多承擔(dān)的任務(wù)是破壞交通線而非參加海戰(zhàn)。

如果能有一種有效的對(duì)潛通信，那就完全不一樣了。潛艇可以利用自身隱蔽性藏在深水里穿插到航母下方，跟蹤攻擊航母，那么以潛制海的時(shí)代也許真要來(lái)臨了，而這種技術(shù)目前已經(jīng)出現(xiàn)，它叫做藍(lán)綠激光通信技術(shù)！

藍(lán)綠激光通信技術(shù)原理

光是一種電磁波，因此也就具備了所有電磁波都擁有的特性，雷達(dá)波在空氣中傳播時(shí)會(huì)擁有一個(gè)窗口，例如X波段的雷達(dá)傳播距離要小于L波段的雷達(dá)，這是因?yàn)榭諝饫镆驗(yàn)榭諝夥肿舆\(yùn)動(dòng)含有大量的雜波。越靠近雜波分布中心，則信號(hào)被干擾的越厲害，也就無(wú)法傳輸更遠(yuǎn)，這種現(xiàn)象叫波在信道傳輸中的衰減。在水中也有同樣的問(wèn)題，大多數(shù)的光線在水中傳輸?shù)木嚯x極為有限，水底幾十米就變暗了。

按照波長(zhǎng)的不同，衰減的程度也不同，特別是對(duì)于0.48μm波段的藍(lán)綠光，水體衰減只有0.001db/m，這幾乎可以忽略。經(jīng)測(cè)算，這一波段的光波在海底傳播距離甚至可以達(dá)到600米深，而目前大多數(shù)潛艇作戰(zhàn)一般都是在30-300米的深度區(qū)間，完全可以滿足通信傳輸需求因此藍(lán)綠激光可以作為水下通信的手段。而激光也像其他電磁波一樣可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)制、編碼，攜帶數(shù)字的和模擬的信號(hào)進(jìn)行通信，且因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)短，頻率高，傳輸速度和容量都遠(yuǎn)大于一般的電磁波。

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激光通信發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)造圖

藍(lán)綠激光通信的實(shí)現(xiàn)方法

藍(lán)綠激光通信具有這么多優(yōu)點(diǎn)，但在具體運(yùn)用時(shí)卻沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。激光傳輸路徑一般是直線，而潛艇作戰(zhàn)區(qū)域則距離陸地較遠(yuǎn)。在近海時(shí)，激光可以由高空無(wú)人機(jī)或者大型飛機(jī)向預(yù)定水域發(fā)射，但當(dāng)潛艇行駛的過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，則只能采取衛(wèi)星。發(fā)射方式一般采取直接發(fā)射和反射兩種，前者是利用平臺(tái)直接向特定水域發(fā)射通信激光，后者則是經(jīng)過(guò)數(shù)次反射到達(dá)既定區(qū)域，例如地面站向衛(wèi)星發(fā)送激光，激光再利用反射鏡面對(duì)該激光進(jìn)行反射，使其傳輸?shù)教囟ㄋ�域�(qū)崿F(xiàn)通信。

實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠激光通信的關(guān)鍵

和一般通信一樣，藍(lán)綠激光通信也是由發(fā)射機(jī)、傳輸通道、接收機(jī)三部分組成的。藍(lán)綠激光通信發(fā)展早期，科學(xué)家們一般采取Nd t YAG固體，發(fā)射波長(zhǎng)為1.064μm，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后成為0.532μm波段適應(yīng)了水下傳輸通道。80年代，準(zhǔn)分子X(jué)eCI激光器出現(xiàn)，其最終可以輸出0.459μm的藍(lán)光，最佳傳輸通道對(duì)準(zhǔn)性更好，平均功率大于20W，但因?yàn)槁葰鈱?duì)電路板有腐蝕且設(shè)備較大，因此機(jī)載和星載途徑難以實(shí)現(xiàn)。后來(lái)體積小、重量輕、高功率、長(zhǎng)壽命的二極管泵浦固體激光器和原子共振濾光片的先后研制成功, 使得將激光器裝在衛(wèi)星和飛機(jī)上成為可能，美軍的E-6水星對(duì)潛通信飛機(jī)便是實(shí)現(xiàn)了機(jī)載藍(lán)綠激光通信。

激光在水中衰減雖然小，但是其要達(dá)到接收機(jī)無(wú)論如何都要經(jīng)過(guò)空氣，空氣中的二氧化碳、水蒸氣、懸浮微粒和臭氧分子都會(huì)吸收其能量，造成衰減，在云層和大氣湍流里傳播更加復(fù)雜，激光會(huì)出現(xiàn)多徑效應(yīng)和發(fā)散。即便是在水中，發(fā)散效應(yīng)和散射也是不可避免的，這就需要建立不同的數(shù)學(xué)模型，以便實(shí)時(shí)調(diào)整激光發(fā)射的角度、強(qiáng)度，方向、頻率等特征以減少衰減。

最后是激光接收機(jī)，要求其要具有很高的靈敏度，在深海散射的情況下，既要能感應(yīng)到微弱的激光，又要能將藍(lán)綠激光與太陽(yáng)光、海底、空氣噪聲里的雜波從真正的信號(hào)里過(guò)濾出來(lái)，使用銫原子共振濾光器很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

各國(guó)發(fā)展趨勢(shì)

除了對(duì)潛通信以外，藍(lán)綠激光通信還在反水雷和水雷戰(zhàn)中具有神奇的作用。反水雷作戰(zhàn)對(duì)海底成像是最大的難題，但藍(lán)綠激光成像的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前普遍使用的聲吶，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間使用“海妖”直升機(jī)攜帶ML-60激光探測(cè)器尋找水雷，投入四天就找到了總數(shù)達(dá)之前7個(gè)月總和的12%。此外如果把這種裝置裝在水雷上，就可以有效的操控水雷何時(shí)爆炸，而戰(zhàn)后則可以讓引爆它們防止誤炸自己。

美軍和蘇軍上世紀(jì)就開(kāi)始了該技術(shù)的研制，現(xiàn)代有取得了不小進(jìn)展。美軍在波音飛機(jī)改造的E-6水星就是專門控制彈道導(dǎo)彈核潛艇，北約在上世紀(jì)90年代也已經(jīng)驗(yàn)證了對(duì)潛激光通信技術(shù)的可行性，目前美軍已經(jīng)有專門對(duì)潛進(jìn)行通信的衛(wèi)星激光搭載設(shè)備。

激光對(duì)潛通信的技術(shù)瓶頸也是十分明顯的，激光波束窄。其從近地軌道射向海面后，即使發(fā)散角可以到2°，投影面積也才幾十公里，大海茫茫，這點(diǎn)面積下面可不一定有潛艇，因此采取的措施都是利用傳統(tǒng)的長(zhǎng)波電臺(tái)聯(lián)系粗略定位以后再使用激光通信手段精確通信。但即使是這樣，在天氣不好時(shí)也無(wú)法確保通信質(zhì)量和定位精度。

我國(guó)目前對(duì)潛激光通信屬于重點(diǎn)建設(shè)的國(guó)防科技領(lǐng)域，主要由哈工大、清華、北大、電子科技大學(xué)負(fù)責(zé)研發(fā)，目前已經(jīng)制作出了性能優(yōu)良的激光器通信終端，相信距離真正部署運(yùn)行為時(shí)不遠(yuǎn)。（來(lái)源：科普中國(guó)）