激光技术推动信息技术的发展

激光技术在各个领域的应用越来越广泛，尤其在信息领域的运用，推动了人类文明进入信息时代，突出体现在基于激光技术发展起来的光通信、激光显示、光存储、光传感等几个信息领域。

光通信技术
现代通信技术对激光的依存度非常高，是激光技术最重要的应用领域，采用激光为载波的光通信技术已经成为最重要的现代通信技术。光通信可以实现语音、图像和数据等信息传输，具有速率高、容量大、抗干扰能力强等优点，根据传输媒介主要分为光纤通信和无线激光通信。

01光纤通信
光纤通信以激光源为载波、光导纤维为传导媒质，来实现信息的传输，已经应用 40 多年。光纤通信的传输速度更快、能量损耗更小、激光调制速率更高，对通信性能的提高是颠覆性的，具有巨大的经济价值和无限的产业前景 。

作为20 世纪人类社会所取得的最伟大的技术成就之一，光纤通信技术是人类向信息化时代迈进不可替代的重要基石，已成为全球信息化的支撑技术，导致了经济全球化，改变了形成几百年的经济模式，人类生活质量获得迅速提升。

02无线激光通信
无线激光通信结合了无线电通信和光纤通信的优点，抗干扰能力强、抗截获能力强、安全性好、通信速率高、传输速度快、信息容量大，还具有系统体积小、重量轻、功耗低、施工简单、灵活机动的特点，在军事和民用领域均具有重大的战略需求与应用价值 。

无线激光通信技术获得了全面突破，并延伸到水下、大气和室内可见光通信。随着人类科技进步和对信息的需求，无线激光通信技术将成为通信领域举足轻重的传输技术，推动物联网、智联网的发展，甚至改变人类生产、生活和文化模式。

激光显示技术
激光显示技术是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术，是激光技术、光电子技术、半导体技术等高速发展、综合集成的产物。

随着激光技术的成熟，激光显示突破了 12 bit 颜色灰阶编码不重叠，亮度高并可精确控制在人眼最佳视觉感知区，实现 8 K 几何高清，三基色半导体激光器(LD)激光显示技术是唯一能够全面实现ITU-BT.2020 标准的显示技术。

由于激光具有方向性好、单色性好和亮度高三个基本特性，可实现大色域、双高清(几何、颜色)视频图像显示和真三维显示，被认为是实现高保真图像再现的最佳技术途径，是新型显示的主流发展方向。

光存储技术
随着各种信息爆炸式增长，日常需要处理的信息容量将以太字节计，信息流以太字节每秒计。激光器发明后，光存储技术获得了发展，采用激光光源，颠覆了磁存储技术的容量概念。

光存储采用非接触方式读、写、擦，对盘面损伤小，数据存储寿命长且存储介质稳定，数据可保存 10 年以上，且移动性好、成本低，成为当今乃至未来应用最广、效率最高、容量最大的存储技术。

面对大数据、云计算、物联网、人工智能的需求，超大容量光存储技术得到快速发展，容量已经超过太字节，并发展了体全息存储、近场光学存储和双光子双稳态存储技术等多种光存储技术。采用激光全息技术的全息存储，能实现三维图像存储，具有更大的存储容量。

光传感技术
光传感技术与光通信技术相似，是以光为载体，感知和传输外界信号(被测量)的传感技术。从大规模应用角度来看，主要光传感技术大体分为激光雷达和光纤传感，其他一些光电传感、激光传感器技术分布在很多行业，伴随着行业技术的进步不断发展。

01激光雷达
相比毫米波、微波和超声波雷达等相对成熟的传统雷达技术，激光雷达可以极大提高雷达的距离、角度和速度分辨力，而激光的高方向性和高相干性使其能够远距离抗干扰探测。激光雷达从军事应用开始，成为最先进的主动遥感工具，发展了单点测距型、单通道扫描成像、多通道扫描成像、面阵成像等，从单通道二维扫描成像雷达发展到条纹管凝视成像雷达和门选通距离成像激光雷达。

用于大气监测，差分吸收激光雷达能够对水蒸气、臭氧、大气污染体等进行测定，后向散射激光雷达探测云 – 气溶胶和可吸入颗粒物的浓度和立体分布，多普勒激光雷达测量风速和风切变等信息，并能够检测沙尘暴。

激光雷达还可以探测海洋深度、暗礁、鱼群和勘查海难，探测深海中难以发现的宝贵资源、海洋浮游生物和叶绿素浓度等，利用拉曼散射测量海洋次表层温度，利用布里渊散射可测量温度、海洋声速和盐度，利用荧光效应测量因各种事故而泄露在海面上的油气。

在军事上，激光雷达用于侦察成像、障碍物躲避、化学试剂探测、水雷探测和武器制导等。激光雷达可以用于对目标的三维测绘、航天器交会对接。
另外，激光雷达技术已经是无人驾驶领域的关键技术，未来会改变人类社会的交通方式。

激光雷达关键技术主要包括激光发射机技术、空间扫描技术、高灵敏度接收机设计技术、终端信息处理技术等。激光雷达依赖激光器(激光发射机)性能，按激光波段分为紫外激光雷达、可见激光雷达和红外激光雷达，按激光介质分为气体激光雷达、固体激光雷达和半导体激光雷达，按发射波形分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达和混合型激光雷达等。激光器的技术发展直接决定了激光雷达的技术进步和应用推广。随着新兴的光纤激光器、量子级联激光器等技术的发展，激光器在波段拓展可调谐及线宽、能量、脉冲等技术指标上不断提高性能，也将促进激光雷达达到更高的测量精度和更好的实用性。

02光纤传感
光纤传感技术随着光纤通信技术的发展成熟，采用激光源作为传感信号，利用光纤及光纤器件等作为传感器，通过对传感激光的解调获得传感信息，具有不受电磁干扰、体积小、分布式、易集成、测量精度高、可自组网等优点。

在实际应用中，往往将各种传感器组成光纤传感网，对多种信号进行测量。根据光纤传感网络的应用需求，采用了量子级联激光器、激光二极管、发光二极管、布里渊光纤激光器、拉曼光纤放大器等各种激光源作为传感源，对温度、压力、流量、 位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量进行测量 ，已经广泛应用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等多个领域。

来源：楚天中谷联创