空間激光通信研究及發展趨勢

王浩+苗丹

【摘要】 本文作者主要從空間激光通信的發展概況入手，簡析了我國的激光通信發展現狀并分析了空間激光通信的關鍵技術。針對我國未來激光通信技術的發展趨勢，作者提出了兩個方面觀點，光通信組網取代點對點通信和通信速率繼續提高。

【關鍵詞】 空間激光通信 通信網絡 發展趨勢

一、我國空間通信的發展現狀

當下，我國在空間激光通信領域的研究確實取得了一定成效，但是這些成果比較片面，只是圍繞一些特定的問題而進行的。面對國際激光通信領域的發展形勢，我們需要從不同的角度去看待和研究激光通信。以下列表是我國國內各研究部門在這課題上的研究方向。針對國家現階段對激光通信領域的重視，相關研究單位應該把握時機，大力發展激光通信事業，竭盡全力突破關鍵技術點，深入開發研究，為早日實現我國天、地、空一體化激光通信和信息互聯奠定基礎。

二、空間激光通信的關鍵技術

2.1高功率、高速率激光調制發射技術

高功率、高速率激光調制發射技術是由一個核心的發射系統構成，通過采用光學濾波、自適應濾波和電子學濾波來增加噪音比，組成發射系統部分只要是調制器、激光器、光學天線和信道編碼等。

2.2高靈敏度、復雜環境下的光信號接受技術

空間激光通信系統是靠接受激光信號來實現的，而激光信號的接收方式主要有兩種直接探測和相干探測，這兩種方式中因直接探測技術相對來說比較成熟，是空間激光通信系統應用最廣泛的形式；但是直接探測技術也有弊端，探測靈敏度受制于相關器件的性能，其通信速率與探測靈敏度成反比，通信速度提升的同時靈敏度反而下降。比較與直接探測，在同等通信條件下，相干探測的靈敏度明顯優于直接探測，其范圍在10 ～20 dB，但是相干探測方式要求非常嚴，必須做到信號光和本振光各種性能的匹配，涉及的系統比較復雜，所以實現的難度很大，但正因為這點使得相干探測技術成為國際上爭相研究的熱點。

2.3高精度APT技術

應用粗精復合軸VAF技術來實現高精度的動態跟蹤。粗精跟蹤都有自己各自的特點，對于粗跟蹤它比較適應視場大、低伺服帶寬的環境，在這種環境下可以實現迅速捕獲、穩定跟蹤；精跟蹤的的特點是動態范圍小、高伺服帶寬，在一定程度上可以修復粗跟蹤殘差。復合軸VAF最終的跟蹤精度還是有精跟蹤伺服單元性能來決定的。

2.4發射接收光學系統及基臺技術

實現空間光通信的重要裝置是光信號收發和基臺裝置，這屬于激光通信的核心部分，而對于這核心裝置的設計必須符合多功能、集成化，基臺具有質輕、高精度、小型化的特點。

2.5大氣信道對激光通信影響的抑制技術

激光通信是靠光信號的作為通道來傳輸，大氣的存在會對光信號的傳輸產生光信號閃爍、波段變形等影響，從而使得激光通信產生距離偏差和誤碼率提高。不僅如此，還會影響其他系統的正常使用，比如通信子系統、光學子系統。所以必須采用相應的措施，比較認可的是合適的地面站選址、多點布站、增加天線接受面積等措施，在一定程度上可以降低大氣對激光通信的影響作用。

三、空間激光通信發展趨勢

1、通信速率繼續提高。不斷完善的APT技術提高了激光通信性能的標準，也成為激光通信中研究的一個重要部分。由于速率與靈敏度成反比，發射功率與遠通信距離在參數上存在一定矛盾，為了解決上述問題，通信分系統得以研制成功，波段為1550nm，能夠在高速率調制的同時，完成高功率發射，由于發射功率較高，因而即使在高速率的條件下，仍能維持良好的靈敏度。另外還研制成功了空間相干激光通信分系統，與傳統IM/DD探測技術相比，在這種新的探測方式應用下，相干通信的高靈敏度得到了有效發揮。這樣一來，其傳輸速率就可升至Gbps量級。

2、光通信組網取代點對點通信。技術的創新才能引領時代的發展，原有點對點的通信模式弊端太多，新的光通信組網通信技術系統性能較高完全可以取代之前的點對點通信模式。光通信組網技術的核心要點就是中繼轉發，要得到天、地一體化的信號覆蓋和信息傳輸的時效性，就需要搭建一個較為完善的天基信息網絡，使同步靜止軌道，中軌道，以及低軌道衛星，航天飛機，宇宙飛船，浮空平臺，航空平臺，以及地面平臺互相連接。

結論：本文全面深入分析探究空間激光通信在我國的發展現狀和未來的一個發展趨勢，當下激光通信的發展階段在國內外正處于一個研究的熱潮，市場前景非常廣闊。文章主要詳細的分析了空間激光通信中非常關鍵的技術點，同時提出了自己對空間激光通信發展趨勢的一些看法，并在此基礎上對我國空間激光通信的發展進行了簡要的概括。

參 考 文 獻

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