空间激光通信研究及发展趋势

王浩+苗丹

【摘要】 本文作者主要从空间激光通信的发展概况入手，简析了我国的激光通信发展现状并分析了空间激光通信的关键技术。针对我国未来激光通信技术的发展趋势，作者提出了两个方面观点，光通信组网取代点对点通信和通信速率继续提高。

【关键词】 空间激光通信 通信网络 发展趋势

一、我国空间通信的发展现状

当下，我国在空间激光通信领域的研究确实取得了一定成效，但是这些成果比较片面，只是围绕一些特定的问题而进行的。面对国际激光通信领域的发展形势，我们需要从不同的角度去看待和研究激光通信。以下列表是我国国内各研究部门在这课题上的研究方向。针对国家现阶段对激光通信领域的重视，相关研究单位应该把握时机，大力发展激光通信事业，竭尽全力突破关键技术点，深入开发研究，为早日实现我国天、地、空一体化激光通信和信息互联奠定基础。

二、空间激光通信的关键技术

2.1高功率、高速率激光调制发射技术

高功率、高速率激光调制发射技术是由一个核心的发射系统构成，通过采用光学滤波、自适应滤波和电子学滤波来增加噪音比，组成发射系统部分只要是调制器、激光器、光学天线和信道编码等。

2.2高灵敏度、复杂环境下的光信号接受技术

空间激光通信系统是靠接受激光信号来实现的，而激光信号的接收方式主要有两种直接探测和相干探测，这两种方式中因直接探测技术相对来说比较成熟，是空间激光通信系统应用最广泛的形式；但是直接探测技术也有弊端，探测灵敏度受制于相关器件的性能，其通信速率与探测灵敏度成反比，通信速度提升的同时灵敏度反而下降。比较与直接探测，在同等通信条件下，相干探测的灵敏度明显优于直接探测，其范围在10 ～20 dB，但是相干探测方式要求非常严，必须做到信号光和本振光各种性能的匹配，涉及的系统比较复杂，所以实现的难度很大，但正因为这点使得相干探测技术成为国际上争相研究的热点。

2.3高精度APT技术

应用粗精复合轴VAF技术来实现高精度的动态跟踪。粗精跟踪都有自己各自的特点，对于粗跟踪它比较适应视场大、低伺服带宽的环境，在这种环境下可以实现迅速捕获、稳定跟踪；精跟踪的的特点是动态范围小、高伺服带宽，在一定程度上可以修复粗跟踪残差。复合轴VAF最终的跟踪精度还是有精跟踪伺服单元性能来决定的。

2.4发射接收光学系统及基台技术

实现空间光通信的重要装置是光信号收发和基台装置，这属于激光通信的核心部分，而对于这核心装置的设计必须符合多功能、集成化，基台具有质轻、高精度、小型化的特点。

2.5大气信道对激光通信影响的抑制技术

激光通信是靠光信号的作为通道来传输，大气的存在会对光信号的传输产生光信号闪烁、波段变形等影响，从而使得激光通信产生距离偏差和误码率提高。不仅如此，还会影响其他系统的正常使用，比如通信子系统、光学子系统。所以必须采用相应的措施，比较认可的是合适的地面站选址、多点布站、增加天线接受面积等措施，在一定程度上可以降低大气对激光通信的影响作用。

三、空间激光通信发展趋势

1、通信速率继续提高。不断完善的APT技术提高了激光通信性能的标准，也成为激光通信中研究的一个重要部分。由于速率与灵敏度成反比，发射功率与远通信距离在参数上存在一定矛盾，为了解决上述问题，通信分系统得以研制成功，波段为1550nm，能够在高速率调制的同时，完成高功率发射，由于发射功率较高，因而即使在高速率的条件下，仍能维持良好的灵敏度。另外还研制成功了空间相干激光通信分系统，与传统IM/DD探测技术相比，在这种新的探测方式应用下，相干通信的高灵敏度得到了有效发挥。这样一来，其传输速率就可升至Gbps量级。

2、光通信组网取代点对点通信。技术的创新才能引领时代的发展，原有点对点的通信模式弊端太多，新的光通信组网通信技术系统性能较高完全可以取代之前的点对点通信模式。光通信组网技术的核心要点就是中继转发，要得到天、地一体化的信号覆盖和信息传输的时效性，就需要搭建一个较为完善的天基信息网络，使同步静止轨道，中轨道，以及低轨道卫星，航天飞机，宇宙飞船，浮空平台，航空平台，以及地面平台互相连接。

结论：本文全面深入分析探究空间激光通信在我国的发展现状和未来的一个发展趋势，当下激光通信的发展阶段在国内外正处于一个研究的热潮，市场前景非常广阔。文章主要详细的分析了空间激光通信中非常关键的技术点，同时提出了自己对空间激光通信发展趋势的一些看法，并在此基础上对我国空间激光通信的发展进行了简要的概括。

参 考 文 献

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