早在20世纪60年代光纤通信出现之前，自由空间光通信的研究就已开始。大气由气体、水蒸气、污染物和其他化学粒子组成。大气作为传输媒体，和光纤信道一样也存在吸收和散射，产生功率损耗和波形失真。而且，大气密度和折射率随气候和温度的变化更为明显，所以引起大气沿传输路径的透光特性和传输损耗在随时变化。比如在非常晴朗的天气，能见度达到50～150km，衰减系数为0.144～0.03dB/km；但在浓雾天气时，能见度只有70～250m，衰减系数竟然达到220～58dB/km。另外，光通过透明大气层时，有些波长的光被吸收，只有某些波长的光，如0.85μm、1.3μm和1.55μm波段的光才具有最大的透射率。因此大气光通信受天气的影响很大，传输容量一直都很小，距离也很短，而且要求收发端天线的准精度很高，所以在民用通信网中几乎没有使用。无线光通信的研究和应用仅局限于星际通信和国防通信领域。
但是近年来，由于光放大器的成熟和技术的进步，大气激光通信走出了低谷，又受到人们的重视。目前已有多种大气激光通信设备，图8-25表示一般大气激光通信系统的构成，其中值得一提的是工作窗口为1.55μm波长、采用4×2.5Gbit/s密集波分复用（DWDM）技术的设备。这一系统的关键技术是采用多径发射天线以解决对准困难，使用EDFA放大器来补偿光通道损耗。在光发射端，LD的输出光被EDFA放大后，经单模光纤分支器将光信号同时加到发射光学望远镜的孔径上，每个孔径偏移0.5毫弧度（mrad），在大气中传输4km后到达接收端时的光斑直径为2.2m。光接收终端是一个改进了的施密特-卡塞格伦望远镜，自由空间光信号进入该望远镜后被聚焦到芯径为62.5μm的多模光纤上。
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图8-25 大气激光通信系统
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