激光如何抢占通信领域的先机？

出 品：科普中国

作 者：兰顺正

策 划：宋雅娟 涂子怡

监 制：光明网科普事业部

近日，在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，通用原子电磁系统公司与美国国防部太空发展局利用SpaceX公司“猎鹰9号”商业火箭将激光互联网络通信系统（LINCS）卫星发射到指定轨道。

独树一帜的激光通信

激光作为一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征，激光通信则是利用激光来作为信息的载体。与传统的无线电通信相比，卫星激光通信具有许多独到之处：

首先激光载波频率具有数百 THz量级，比载波频率在几 GHz 到几十 GHz 范围内的传统无线电通信高 3~5 个数量级，可携带更多信息，通信速率更高。其次激光发散角小，束宽极窄且指向性好，在空间中不易被捕获。在进行激光通信时，设备必须位于狭窄的光束之内，才能接收到较为清晰的信号，因此可以利用激光进行两点之间的高度保密通信，也可以建立防拦截激光通信网络，进行多点保密通信，通信过程中不易受外界干扰，拥有更好的安全性和可靠性。同时激光波长比无线电波长小 3~5 个数量级，激光通信系统所需的收发光学天线、发射与接收部件等器件与无线电所需器件相比，尺寸小、重量轻，可满足小型化、轻量化、低功耗的要求。

激光通信是未来通信技术发展的重要方向之一

虽然激光通信也存在着一定的局限性。如与微波通信相比，激光通信的成本较高；激光在大气传输的过程中，会被雪雾和雨水大大衰减而影响通信的质量；且激光束极高的方向性也导致对设备的稳定性和精度提出很高的要求。但是总体来说，激光通信必将在军事领域以及未来空间高速数据传输方面得到广泛的应用，这已经成为国际上的共识及趋势。此前美国太空发展局局长德里克·图尔尼尔就曾说过，激光通信可以带来“高带宽、低延时、信号干扰概率低的通信网络，适用于任何平台，无论是在水面上，船上，还是在空中”。

“大国竞争”的助力

其实美国等国家在很早之前就已经率先开展卫星激光通信技术研究，如在 1968 年美国 NASA 戈达德太空飞行中心的科研人员就曾将一束激光从地面站发送至近地轨道卫星 GEOS⁃II，进行激光传输实验，分析了大气湍流对激光信号传输的影响；1985年美方又运用高精度跟瞄技术建立了稳定的激光通信链路。而在2013 年，美国月球激光通信演示验证项目成功实施，为其卫星激光通信发展奠定了深厚技术基础。

无线电通信易受到对方电子战部队的干扰

这些年美国重回“大国竞争”，因此为应对同级别的对手，美军对于通信安全的要求也骤然加强。美军认为，当前各类武器系统都依靠无线电信号通信，而这也是一些自动功能的基础，自动功能虽可以提升武器的防御力，但无线电信号很容易被“黑客入侵”。根据华盛顿的说法，俄罗斯在研制电子战系统方面取得了重大进展。五角大楼联合人工智能中心最近发布报告说：“俄罗斯军队的技术比美国更先进，而且正在迅速发展人工智能，以获得战场信息优势”。在这种情况下，激光通信就成为美军的关注重点之一。

据报道，此次是美国国防部太空发展局自2019年成立以来第一次发射卫星。激光互联网络通信系统由12颗微型 “立方卫星”（CubeSats）组成，每颗卫星载有一个C波段双波长全双工光通信终端(OCT)和一个红外（IR）有效载荷，所有部件均有原子电磁系统公司圣地亚哥生产厂设计和制造，目前已有两个卫星进入轨道开始调试运行。据分析，美国军方和通用原子公司将试图改变通信方式，欲抢在俄罗斯等国前面占得卫星激光通信的先机。通用原子电磁系统集团总裁斯科特·福尼表示，未来是光通信的天下，即将开展的实验标志着通信“进化”的开端。

军事小词典

激光通信原理：在利用激光进行通信时，技术人员需要首先将各种形式的信号转变为调制光束。在接收站，技术人员需要用激光接收装置接收调制光束，并进行解调，从而将所需信号与激光束（载波）分离，与信号强度相关的输出电流将被逐级放大，然后被输送到扬声器或其他装置。

来源： 科普中国-军事科技前沿

开眼界，激光也能通信吗？

（本文出自《知识就是力量》杂志2016年3月刊，原创作品，转载请注明出自知识就是力量微信公众号）

近日，欧洲航天局在哈萨克斯坦贝康诺太空发射场成功发射了一颗通信卫星，该卫星将使用激光采集地球观测卫星的信息，并快速发送至地面上的传感器。欧洲航天局指出，最新激光通信网络即将建立“太空数据高速公路”，能够从地球观测卫星传输图片和视频等信息，甚至还可以将国际空间站的数据传输至地面，信息传输速度能达到每秒1.8G，该速度是普通家庭网速的90~100倍。

这颗新通信卫星能用激光采集到地球观测卫星的信息

欧洲航天局通信部主管马加利·瓦西雷（Magali Vaissiere）称，一些穿越北极区域的重要航线十分危险，海面上存在着厚冰，可能损坏过往的船只，甚至威胁人们的生命。较快的传输速度能够快速响应灾难、污染事件，或者违法捕鱼和海盗行为，人们通过实时访问卫星数据，能够做出更好的决策。

据了解，最新发射的这颗通信卫星是“欧洲数据中继系统（EDRS）”计划的一部分，未来几年，还将发射其他几颗数据传输卫星。“欧洲数据中继系统”是欧洲航天局迄今最伟大的电信项目之一，该系统意味着未来将建立一个全新的商业卫星通信渠道。

相关问答

量子通信与激光通信有什么区别?

一.定义的区别:量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。激光通信是一种方向性极好的单色相干光,利用激光来有效地传送信息。二.两...

而红外光和紫外光通信属于非激光通信,我被弄糊涂了?_作业帮

[最佳回答]你看的那篇文章有问题的.激光是相干光,波长是单一的,无论是红外波段,还是紫外波段都叫激光.如果有很多波长构成的光,尽管显示是红色的,它们是非相干...

什么是激光通信?

激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源,具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。按传输媒质的不同,可分为大气激光通信和...

将“激光可以用于军事,医学.”“激光可以用于通信、传播.”...

[回答]不仅可以还可以

激光传送信息叫什么通信?

激光传送信息是一种无线通信技术,它利用激光束将信息从一个地方传输到另一个地方。这种技术被广泛应用于数据传输、通信和网络连接等领域。激光通信的主要优点...

光纤和激光的区别?

CO2激光和光纤激光,两者因激光的物理特征不同,所以激光加工的工艺也不同。当然实际上两者有各自的长处和短处,根据加工对象的不同,各自有优势也有劣势。CO...

利用激光通信有哪几种方式?

1利用激光通信的方式有光纤通信和自由空间光通信两种方式。2光纤通信是利用光纤作为传输介质,通过激光光源将信息转化为光信号,通过光纤传输到目标地点,再将...

激光光缆通信原理?

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,光纤通信中的光波主要是激光,所以又叫做激光-光纤...

量子通讯会比传统激光通讯优越吗?

量子通讯正是对激光通讯技术的提升和应用,全球通讯技术专家们都在对该技术领域进行着深入的研究和探讨,谁掌握了量子钥匙的分发方式以及保密方法,谁就能在量子...

光纤是激光还是红外线?

是激光光纤通信其实主要是光的全反射的原理,利用利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。在发送端把传送的信息变成电信号,再调制到激光器发出的激光束上,...