紫外光通信系統是一種新型的通信手段,與常規的通信系統相比,紫外光通信具有靈活、低竊聽、全方位、非視距通信的獨特優勢。由于紫外線主要以散射方式傳播,并且傳播路徑有限,采用紫外光通信系統具有一定的繞過障礙物的能力,非常適用于近距離抗干擾的通信環境。
紫外光通信既可以補足傳統光通信不能進行非視距通信,受氣候影響嚴重的缺陷,也可以彌補傳統無線及有線通信需要部署線路和基站等靈活性差的不足,是一種極具發展潛力的通信手段,尤其是軍事通信方面。
美軍一直將光通信視為實現全域軍事接入的重要能力。從2006年成功演示浮空器和地面終端之間的80Gbps自由空間光通信(FSO)系統開始,到更遠固定距離演示,之后是空對地移動測試,以及2012年的移動空對地FSO網絡演示,通過這項技術的研發,美軍現在已經建立了一系列能力,可以組合起來滿足特定任務需求。在取得這些進展的同時,美軍還在支持天基系統、高空平臺以及地基和水下光通信研究。
海洋資源的開發和采集幾乎與水下通信密不可分,水下通信技術的研究引起了人們的廣泛重視,采用紫外光通信和聲光組合通信方式,更具體地說,是自由空間光調制解調器與水聲通信調制解調器集成,以利用這兩種技術的協同效益。通信距離將由聲學提供,光學調制解調器將提供更大的帶寬。不可見的紫外光,與組合式聲-光工作概念相結合后,在實現水下隱蔽通信方面具有巨大潛力。國防技術專家正在為新的AUV概念而關注這一領域。
早期的紫外光通信系統采用氣體放電燈作光源,限制了紫外光通信的發展。進入21世紀后,美國國防先進研究計劃局先后在2002年和2007年啟動了開發半導體紫外光源項目和深紫外雪崩光電二極管項目,加快了小型化紫外光源和紫外探測器的發展。2000年以來,紫外LED憑借其體積小、發散角可定制、散熱方便等優勢成為紫外光通信的主要光源,同時基于紫外光電倍增管和雪崩光電二極管的紫外探測器憑借其響應快、敏感度高、放大倍數等優勢成為紫外光通信中的主要探測裝置。
至芯半導體的研究人員經大量研究實驗發現以AlN為模板制作的深紫外芯片,其通訊速度更快,而且體積也可以做到比傳統的LED更小。通過小型芯片的集成有利于提高光通信技術的功率和速度。
由此可見,紫外線通信系統作為新型通信手段,其具有抗干擾能力強、保密性好、非視距通信以及全方位通信等優點,可應用在無線通信、有線通信、光纖通信等不能用的復雜環境中。目前紫外線通信的許多技術已在研發中,并逐步在軍事、娛樂、生活中的場景領域進行測試應用。