În domeniul telecomunicațiilor , comunicațiile optice în spațiul liber (în engleză Free Space Optics sau FSO) constituie o tehnologie de comunicații optice care utilizează propagarea luminii (spectru vizibil sau infraroșu) în spațiul liber, pentru a transmite date între două puncte îndepărtate . Această tehnologie este de interes atunci când o conexiune fizică prin cablu sau fibră optică este inadecvată, în special din motive de cost.
„Spațiu liber” desemnează orice mediu spațial pentru transmiterea semnalului: aer, spațiu inter-sideral, vid etc., spre deosebire de un mediu de transport material, cum ar fi fibra optică sau liniile de transmisie cablate sau coaxiale.
Comunicațiile optice au fost utilizate în diverse forme încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, grecii antici își atârnau scuturile în timpul luptelor pentru a trimite mesaje trupelor lor. În epoca modernă, s-au dezvoltat semafore solare fără fir și telegrafele numite heliografe, care au folosit semnalele codificate destinate comunicării cu interlocutorii lor.
În 1880, Alexander Graham Bell și Charles Sumner Tainter au creat Photofonul . Dispozitivul a permis transmiterea sunetelor și conversațiilor prin intermediul unui fascicul de lumină. Așadar, pe 3 iunie 1880, Bell a efectuat prima transmisie telefonică fără fir din lume între două clădiri la distanță de 213 metri. Cu toate acestea, invenția sa nu a găsit aplicații practice decât câteva decenii mai târziu în domeniul comunicațiilor militare.
Carl Zeiss Jena a dezvoltat Lichtsprechgerät 80 pe care armata germană l-a folosit în timpul celui de-al doilea război mondial în unitățile de apărare antiaeriană.
Invenția laserului în anii 1960 a revoluționat optica spațială. Organizațiile militare au fost deosebit de interesate și au accelerat dezvoltarea acesteia. Cu toate acestea, tehnologia a suferit o pierdere de viteză odată cu apariția și instalarea fibrei optice în scopuri civile.
Legăturile de spațiu optic utilizează cel mai adesea lasere cu infraroșu, deși legături de viteză mică și distanță mică pot fi stabilite prin intermediul diodelor cu LED-uri (care emit în vizibil sau în infraroșu). Transmisiile IrDA sunt unul dintre mijloacele simple de comunicații optice în spațiu liber. Comunicațiile optice sunt, de asemenea, utilizate între nave spațiale. Gama utilă de legături terestre este de ordinul câtorva kilometri, dar stabilitatea legăturii depinde de factorii atmosferici, și anume ploaie, ceață, poluare, căldură etc. Operatorii de radio amatori au făcut legături mai mari de 100 km prin setarea utilizând (laser) și surse de lumină necoerente (diode LED de mare putere). Cu toate acestea, utilizarea echipamentelor rudimentare a limitat lățimea de bandă la domeniul audio (4 kHz ). În domeniul comunicațiilor atmosferice exterioare, intervalul util este de obicei de ordinul a câteva mii de kilometri, iar legăturile interplanetare de câteva milioane de kilometri ar fi chiar posibile prin utilizarea telescoapelor concentratoare de fascicule.
S-au propus comunicații FSO în domeniul siguranței, utilizând un interferometru cu laser N-fantă (en) , semnalul emis de laser având forma unei figuri de interferometrie. Orice încercare de interceptare a semnalului duce la dispariția acestei figuri, denunțând astfel încercarea de a intercepta fasciculul. Fără a aduce atingere faptului că această metodă a fost testată pe distanțe de laborator, principiul său ar trebui să poată fi extins la distanțe relativ mari.
În ceea ce privește rețeaua locală interioară, se dezvoltă în prezent o nouă tehnologie denumită tehnologie LiFi , susținută de transmisia optică utilizând diode LED. Această tehnologie face posibilă asigurarea unei mai bune izolații a echipamentelor, o reducere a costurilor și a dimensiunii echipamentelor și va face posibilă combinarea, în același obiect fizic, a iluminatului casnic și a comunicațiilor fără fir, pe lângă rețelele wireless tradiționale care funcționează. în trupele radio UHF . Diodele cu LED-uri ieftine, utilizate în iluminatul casnic, pot fi astfel utilizate pentru a crea o rețea de comunicații. Viteze de transmisie de până la 100 Mb / s ar putea fi realizate prin utilizarea modulațiilor eficiente, unele experimente atingând viteze mai mari de 500 Mb / s .
Sunt în curs cercetări în domeniul controlului automatizat al traficului vehiculelor, tehnici care ar folosi, printre alte soluții, semafoare cu diode de control LED.
Fasciculul luminos poate fi foarte îngust, chiar invizibil (IR), făcând astfel legătura dificilă de detectat, de interceptat, îmbunătățind astfel securitatea transmisiei. În plus, posibilitatea de a cripta datele transmise de fascicul oferă o securitate suplimentară legăturii. Mai mult, imunitatea la interferențele electromagnetice este mai bună în transmisia optică decât în transmisia cu microunde.
Pentru aplicațiile terestre, principalii factori limitativi sunt următorii:
Acești factori determină atenuarea semnalului la recepție, ducând la o creștere a raportului de eroare de biți (BER). Pentru a ocoli aceste probleme, au fost dezvoltate soluții alternative constând din sisteme multi-fascicul sau multi-cale. Unele dispozitive au o toleranță mai mare la „estompare” (putere reglabilă, în caz de ploaie, ceață, fum etc.). Din motive de siguranță (riscuri oculare), sistemele optice de transmisie laser cu laser au o densitate de putere limitată (lasere clasa 1 sau 1M). Atenuarea atmosferică și cea legată de ceață, care este prin natura sa exponențială, limitează în practică intervalele acestor sisteme la câțiva kilometri.