光通信技術在潛艇武器系統中的應用

　光纖制導技術具有信息傳輸容量大、制導精度高及隱蔽性好等特點，光纖制導武器由于質量輕、體積小和費用低，成為延長并提高有線制導距離和武器命中概率的重要途徑。

　　隨著潛艇武器系統的發展，以及系統中各設備間通信內容的增加，傳統的通信形式和通信介質難以滿足要求，所以光通信以其容量大、時延短、可靠性高等優點受到了廣泛關注。潛艇武器通信系統包括系統中各設備間的通信以及潛艇武器系統與武器之間的通信。隨著技術的發展，武器的速度和航程已經遠遠超出了原來的范圍，隨之而來的是高航速、大航程帶來了更多的信息通信量，基于傳統金屬導線的通信形式難以滿足大量的信息交換的要求，于是光纖通信技術以其自身的諸多優勢，逐漸受到了人們的普遍關注。

　　1 光纖通信技術在潛艇武器系統中應用是必然

　　在講述潛艇武器系統之前首先講一下通信系統的分類：

　　1)按消息的物理特性分類：根據消息的物理特征不同，通信系統可以分為電報通信系統、電話通信系統、數據通信系統和圖像通信系統等。

　　2)按調制方式分類：根據是否采用調制，可將通信系統分為基帶傳輸和頻帶(調制)傳輸。

　　3)按信號特征分類：可以分為模擬通信系統和數字通信系統。

　　4)按傳輸媒介分類：分為有線和無線兩類。

　　5)按信號復用方式分類：傳送多路信號有3種復用方式，即頻分復用、時分復用和碼分復用。頻分復用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據不同的頻率范圍；時分復用是用抽樣的或脈沖調制方法使不同信號占據不同的時間區間；碼分復用是用一組包含相互正交的碼組攜帶多路信號。

　　按照上述的分類標準，潛艇武器系統屬于時分復用、有線、數字、頻帶傳輸、數據通信系統。在潛艇武器系統中采用光纖通信技術有以下優點：

　　1)通信容量大：采用光纖通信遠遠大于傳統的采用金屬導線的通信容量；

　　2)通信可靠；

　　3)光纖密度小，質量輕：光纖成分為二氧化硅，所以其密度小于銅導線，在海水中是零浮力或者正浮力，所以無論通信距離多長，都不需考慮自身重力對整個通信系統的影響；

　　4)光纖物美價廉：光纖的物理成分為二氧化硅，在自然界中含量很高，而且民用光纖已發展得很成熟，所以成本較低；

　　5)抗電磁干擾能力加強：眾所周知，在潛艇武器系統通信中電磁干擾是一大難題，但光纖通信由于采用了光信號形式，也就自然擺脫了電磁干擾的困擾；

　　6)民用技術成熟，便于移植：現在光纖通信技術已經得到了廣泛而深入的研究，并且在電信等領域已得到了廣泛應用，所以光纖通信在潛艇武器系統中的應用可以在民用技術的基礎上進行移植，縮短了研制周期和成本。

　　2 光纖通信系統的實現

　　2．1 光纖通信系統的組成

　　光通信系統一般由光發送部分、光接收部分、光源、光電檢測器、光波分復用器、光連接器等部分組成。下面對其中的幾部分進行簡單介紹：

　　1）光發送機和接收機

　　要實現信息傳輸，必須實現光調制和解調。信息信號對光源發出的光信號的調制即光調制。調制后的光信號經過光纖傳送到光檢測器，經過處理再恢復出原有的信息，這個過程稱為解調。光信號的調制是光發送機來完成的，解調是光接收機來完成的。光信號的幅度、頻率、相位和光強都可以被調制。對數字調制而言，前3種的調制方式與電信號的ASK，FSK，PSK相對應，光強度調制(IM)是目前光纖通信中最主要的調制方式。光強調度制用電信號的“1”，“0”來控制光源的開和關，因而也被稱為開關鍵控制OOK(On-Off-Key)方式，它既可以直接對光源進行調制，也可以采用外調制器。直接調制方便，價格低廉；外調制技術復雜，價格高，但性能優越。

　　2）光電檢測器

　　光電檢測器是光纖通信系統的一個核心器件，主要完成光信號到電信號的轉換功能，要求具有靈敏度高、響應時間短、噪聲小、消耗低、可靠性高等優點。目前能較好地滿足這些要求的是由半導體材料做成的光電檢測器。實際應用的光電檢測器有兩種類型。一種是PIN光電二極管(PIN-PD)；另一種是雪崩光電二極管 (APD)。PIN光電二極管主要應用于短距離、小容量的光纖通信系統；APD主要應用于長距離、大容量的光纖通信系統。

　　3）光波分復用器

　　光波分復用器的功能是把多個不同的光信號復合在一起，并注入到一根光纖傳輸。體特性的好壞很大程度上決定了整個系統的性能。根據其制造方法的不同，光波分復用器可以分為4種類型：角色散型，介質膜干涉型，光纖耦合型和集成光波導型。

　　4）光纖連接器

　　光纖連接方法：熔接法，V型槽機械連接和彈性管連接。

　　連接損耗分為內部損耗和外部損耗，外部損耗又稱為機械對準誤差或連接錯位損耗，它顧名思義是由于光纖之間的連接錯位引起的損耗。內部損耗又稱為與光纖相關的損耗，這主要是由于光纖的波導特性和幾何特性的差異導致的損耗。連接錯位一般有以下幾種情況：軸向位移，連接間隔，傾斜位移，截面不平。