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激光通信技術的優點很多，但要解決的難題也不少，除了能量損耗，從信號處理的角度看。接收機要接收到光波對其進行特性分析，需要與光波在頻率上、角度上，極化上對準。激光通信的頻率、極化方式存在水平艦艇的數據庫里，一旦傳感器感應到光波能量變化，就會調整接收機開始匹配，但在角度上和上正如其發散角很小的優點一樣，在通信之前，發射機和接收機都不知道對方的位置，因此怎樣將這個高指向性的激光信號準確傳輸到幾米范圍內的海面上是亟待解決的問題。此外接受到的信號被太陽光的隨機背景噪聲所干擾，也需要將其濾除，這就需要濾波器具有足夠的頻率挑選性能。

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德國海軍已經在試驗艦上進行了激光通信試驗
為了解決能量損耗問題，科學家們在對大氣在各類天氣情況下的反射、折射，吸收特性進行長期觀察后進行了統計建模并輸入激光發生器的數據庫，從而使得激光發生器具有自適應作用，在不同的天氣下使用不同的頻率避開高吸收率的波段，實現了較遠距離的通信。接收機則采取根據數據庫模擬激光信號在各類天氣下的畸變，從而實現接收、濾波及波形的重新整形。
為了解決信號處理方面的問題，最早使用的是大發散角激光，但很快發現這種辦法將能量分散的極為嚴重，從而導致接收機根本無法接收足夠的能量而失去通信功能。后來發現出了高精度的對準，捕獲和跟蹤技術，可以實現激光源和接收機的快速對準，具體方法則是先試用電磁波進行通信雙方進行“握手”，包括身份確認，位置確認。而后激光根本這些信息迅速對準目標的精確位置進行通信傳輸，這種“握手”的電磁波信息通信時間極短且采取干擾干擾技術，能夠保證對手無法在足夠的時間內截獲。
在解決了這兩個問題后，激光通信重新煥發生機，美軍在這方面走在了世界前列，美國海軍在2006、2008年的“三叉戟勇士”和2007年圣地亞哥“海鷹”演習中，分別在驅逐艦上對該技術進行了驗證，試驗表明，通過以上技術，艦艇之間可以實現在20公里左右穩定激光通信，傳輸速率接近1Gbps。2014年美國航天局進行了一次名為“激光通信科學光學載荷”（OPALS）的技術驗證，成功的將一段高清視頻從國際空間站傳回地面，一段時長37秒、名為“你好，世界！”的高清視頻，只用了3.5秒就成功傳回，相當于傳輸速率達到每秒50兆，而傳統技術下載需要至少10分鐘。

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一款已經投入使用的激光數據鏈設備，激光通信在海陸空各軍種均有非常廣闊的應用前景
而德國的卡·爾蔡公司也不甘落后，特別是在藍綠波段的對潛激光通信方面建樹尤深，先后研發成功了固定式短程激光設備，中程激光通信設備，機動設備組網激光通信的典型系統，實現了20公里左右的1Gbps的通信傳輸。
而我國科學家在2011年10月25日，首次在海洋二號衛星上進行了星地激光鏈路試驗，取得了圓滿成功。負責這一技術研發的哈爾濱工業大學馬晶、譚立英團隊在2015年獲得國家科技成果一等獎。