鐳射，是利用單色光進行受激輻射後產生的光，特點是方向性強、亮度高、單色性好、相干性強。
鐳射和微波一樣都屬於電磁波，但頻率比微波要高几個數量級。
鐳射通訊，顧名思義就是利用鐳射來傳遞資料，基本原理是將信號調製到鐳射的頻率、振幅或者相位上面，然後進行傳輸。
根據傳輸介質的不同，鐳射主要分為三類：光纖通訊，鐳射大氣通訊，自由空間鐳射通訊。
在鐳射通訊的早期，鐳射大氣通訊技術吸引了發達國家投入大量人力物力進行研發。
但由於大氣頻道衰減補償、大氣頻道折射率不均勻變化、器件和材料不過關、難以精確對接等技術難題，鐳射大氣通訊沒有進入大規模商用。
目前應用最廣泛的是光纖通訊，另外兩種通訊方式也在近些年再度受到各技術強國的重視，取得了很大進展。
光纖通訊
20世紀60年代，高錕和G.A.Hockham經過仔細論證，提出了基於光纖的遠距離通訊方案。幾年後光纖的衰減達到了高錕的要求，光纖傳輸成為現實。
1975年，美國在芝加哥開通了第一條光纖通訊實驗線路，光纖通訊時代正式開啟。
光纖的導光原理
利用光的全反射，將鐳射匯入光纖進行傳輸，就是光纖通訊的基本原理。
跟電纜傳輸比較，光纖通訊有很多優勢，比如超大的通訊容量（單根光纖已經達到100Tbps），原料為石英（節省金屬），絕緣抗干擾防竊聽（在光纖內部傳輸）。
光纖入戶
20世紀80年代以來，光纖通訊產業一直保持著快速增長，已經成為支撐資訊時代的資料傳輸技術。
運營商的長途幹線傳輸，已經從電纜、微波、衛星改成了光纖傳輸，全球網際網路幹線也採用了光纖通訊，我國光纖入戶家庭的佔比更是達到了90%以上。
鐳射大氣通訊
鐳射大氣通訊和自由空間鐳射通訊，都是在沒有傳輸線路（光纖）的條件下進行的點對點通訊。
大氣通訊指的是利用空氣作為傳輸介質，屬於無線通訊。
大氣環境對光信號的影響
大氣通訊的優點是設備類別簡單且通訊容量大，單光束速率可達10Gb/s以上。缺點則是非常容易受到雨雪沙塵等天氣影響。
雲雨霧雪會造成信號衰減，煙塵微生物水滴造成散射，氮氧等氣體分子則會吸收光信號，大氣湍流帶來的光斑閃爍和漂移……
此外由於鐳射的指向性強，高穩定的瞄準捕獲與跟蹤（APT）系統就變得非常重要，這也是大氣通訊大規模商用的難點之一。
水下藍綠鐳射通訊
我國在鐳射大氣通訊的研究方面起步比較晚，不過近些年進展較快。例如2009年的時候，西安理工大學便研發出通訊距離長達3km~5km的大氣鐳射視訊傳輸系統，實現了全天候不間斷的視訊資料傳輸。
隨著材料技術、工藝技術、APT系統、大氣補償演算法等關鍵技術的不斷完善，大氣鐳射通訊應該會迎來一輪大發展，適用領域包括樓宇通訊、跨河通訊、島嶼入網、水下通訊等等。
自由空間鐳射通訊
與鐳射大氣通訊的最大不同在於，自由空間鐳射通訊主要用在太空領域，因此頻道環境充斥著各種複雜的電磁波，在系統組成、關鍵部件和傳輸容量上倒是跟大氣通訊相差不大。
自由空間鐳射通訊既可用於衛星-衛星通訊（星星傳輸），也可用於衛星-地面通訊（星地傳輸）。
由於通訊距離長達幾千甚至上萬公里，因此鐳射發散小、能量集中的特性可以大大降低發射機的功率和重量，發射端和接收端的口徑也相應大大縮小。
在星星傳輸和星地傳輸的場景下，體積小巧、功耗低、傳輸容量大，就成為鐳射通訊相比於微波通訊的巨大優勢。
自由空間鐳射通訊圖示
最近幾年，國內外對自由空間鐳射通訊的研發投入不斷加快。
我國早在2017年，就成功進行了國際首次高軌衛星-地面的雙向鐳射通訊試驗，實測距離地球近4萬公里的衛星和地面之間（星地傳輸）的通訊速率達到5Gbps。
國際上，SpaceX在2020年進行了一次試驗，兩顆Starlink網際網路衛星利用搭載的鐳射通訊載荷，傳輸了數百GB的資料（星星傳輸），為佈局SpaceX公司的天基網路提供了重要參考。
鐳射大氣通訊和自由空間鐳射通訊成熟之後，將會和地面上的光纖通訊網路交叉融合，構建出立體的天-空-地-海光通訊網路，網際網路將真正做到隨時隨地接入。