光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
29
2026
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06
中红外自由空间光通信现状和未来
作者：
近日，华中科技大学光电信息学院周慧斌研究员与美国南加州大学Alan Willner院士团队受邀撰写的长篇综述教程论文“Mid-infrared free-space optical communications： a tutorial”。该综述系统梳理了中红外波段自由空间光通信的发展脉络，围绕中红外大气传输效应、发射与接收器件、单信道和多信道高速链路演示、关键技术瓶颈以及未来研究方向进行了全面总结。该综述发表在近期的相关《光学与光子学进展》（Advances in Optics and Photonics）上。
本文综述了中红外自由空间光通信（FSO）技术的研究进展。自由空间光通信利用光波在大气、空间等信道中传输信息，具有带宽大、方向性强、抗截获等优势。目前多数FSO系统工作在近红外1.55 μm波段，虽器件成熟，但易受大气吸收、散射和湍流影响导致性能下降；而中红外的中波红外（3–5 μm）和长波红外（8–12 μm）两个大气窗口由于波长更长、光-物质相互作用更弱，在雾、气溶胶和湍流等复杂条件下表现出更强的传输鲁棒性。
本综述系统梳理了该领域发展脉络：在大气链路效应方面，中红外可有效减弱吸收、散射和湍流引起的退化；在收发技术方面，分为原生中红外器件（如量子级联激光器、带间级联激光器）和基于非线性波长转换（如差频产生、光参量振荡）两类方案；在链路演示方面，涵盖了强度调制/直接探测和相干探测，以及偏振、波分、模式复用等多信道系统；未来发展方向包括片上集成器件、光源性能优化、通感一体、量子通信等。随着器件与集成技术的持续进步，中红外FSO有望为复杂大气环境下实现更高速、稳健、安全的无线光通信提供重要技术路径。
来源：华中科技大学
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