什么是激光通信激光通信主要分为哪几类

激光，是利用单色光进行受激辐射后产生的光，特点是方向性强、亮度高、单色性好、相干性强。

激光和微波一样都属于电磁波，但频率比微波要高几个数量级。

激光通信，顾名思义就是利用激光来传递数据，基本原理是将信号调制到激光的频率、振幅或者相位上面，然后进行传输。

根据传输介质的不同，激光主要分为三类：光纤通信，激光大气通信，自由空间激光通信。 在激光通信的早期，激光大气通信技术吸引了发达国家投入大量人力物力进行研发。 但由于大气信道衰减补偿、大气信道折射率不均匀变化、器件和材料不过关、难以精确对接等技术难题，激光大气通信没有进入大规模商用。 目前应用最广泛的是光纤通信，另外两种通信方式也在近些年再度受到各技术强国的重视，取得了很大进展。

光纤通信

20世纪60年代，高锟和G.A.Hockham经过仔细论证，提出了基于光纤的远距离通信方案。几年后光纤的衰减达到了高锟的要求，光纤传输成为现实。1975年，美国在芝加哥开通了第一条光纤通信实验线路，光纤通信时代正式开启。

光纤通信

光纤的导光原理 利用光的全反射，将激光导入光纤进行传输，就是光纤通信的基本原理。 跟电缆传输比较，光纤通信有很多优势，比如超大的通信容量（单根光纤已经达到100Tbps），原料为石英（节省金属），绝缘抗干扰防窃听（在光纤内部传输）。

光纤通信

光纤入户 20世纪80年代以来，光纤通信产业一直保持着快速增长，已经成为支撑信息时代的数据传输技术。 运营商的长途干线传输，已经从电缆、微波、卫星改成了光纤传输，全球互联网干线也采用了光纤通信，我国光纤入户家庭的占比更是达到了90%以上。

激光大气通信

激光大气通信和自由空间激光通信，都是在没有传输线路（光纤）的条件下进行的点对点通信。 大气通信指的是利用空气作为传输介质，属于无线通信。

光纤通信

大气环境对光信号的影响 大气通信的优点是设备类别简单且通信容量大，单光束速率可达10Gb/s以上。缺点则是非常容易受到雨雪沙尘等天气影响。 云雨雾雪会造成信号衰减，烟尘微生物水滴造成散射，氮氧等气体分子则会吸收光信号，大气湍流带来的光斑闪烁和漂移…… 此外由于激光的指向性强，高稳定的瞄准捕获与跟踪（APT）系统就变得非常重要，这也是大气通信大规模商用的难点之一。 水下蓝绿激光通信 我国在激光大气通信的研究方面起步比较晚，不过近些年进展较快。例如2009年的时候，西安理工大学便研发出通信距离长达3km~5km的大气激光视频传输系统，实现了全天候不间断的视频数据传输。 随着材料技术、工艺技术、APT系统、大气补偿算法等关键技术的不断完善，大气激光通信应该会迎来一轮大发展，适用领域包括楼宇通信、跨河通信、岛屿入网、水下通信等等。

自由空间激光通信

与激光大气通信的最大不同在于，自由空间激光通信主要用在太空领域，因此信道环境充斥着各种复杂的电磁波，在系统组成、关键部件和传输容量上倒是跟大气通信相差不大。 自由空间激光通信既可用于卫星-卫星通信（星星传输），也可用于卫星-地面通信（星地传输）。 由于通讯距离长达几千甚至上万公里，因此激光发散小、能量集中的特性可以大大降低发射机的功率和重量，发射端和接收端的口径也相应大大缩小。 在星星传输和星地传输的场景下，体积小巧、功耗低、传输容量大，就成为激光通信相比于微波通信的巨大优势。 最近几年，国内外对自由空间激光通信的研发投入不断加快。 我国早在2017年，就成功进行了国际首次高轨卫星-地面的双向激光通信试验，实测距离地球近4万公里的卫星和地面之间（星地传输）的通信速率达到5Gbps。 国际上，SpaceX在2020年进行了一次试验，两颗Starlink互联网卫星利用搭载的激光通讯载荷，传输了数百GB的数据（星星传输），为布局SpaceX公司的天基网络提供了重要参考。 激光大气通信和自由空间激光通信成熟之后，将会和地面上的光纤通信网络交叉融合，构建出立体的天-空-地-海光通信网络，互联网将真正做到随时随地接入。

蓝星光域：卫星激光通信终端将成为6G空天地通信一体化网络的核心基础设施

中新网上海新闻11月20日电(樊中华)“未来，借助卫星激光通信技术，卫星互联网将建立超高速、超大容量、超低时延、超高安全的数据传输能力，诸多6G通信网络应用场景将快速落地。”

在2023全球“未来产业之星”大赛复赛赛场上，蓝星光域(上海)航天科技有限公司首席技术官杨一超在谈及蓝星光域此次参赛项目——星间激光通信光机系统的未来应用价值时如是表示。

信息和能量是世界科技发展不断轮动的两条主线，20世纪人类发展的动力源泉是化石能源的广泛应用，而21世纪人类的技术革新主要借力于世界通信、数据、信息产业的爆发式发展。当前世界各国正在围绕6G通信网络建设谋篇布局。杨一超表示，作为未来科技产业发展的基石，6G网络的建设目标不再是实现简单的网络容量和传输速率的突破，而是将地面无线网络与卫星通信网络进行有机连接，实现全球网络信号无缝覆盖，并迈向全球万物互联这个“终极目标”。在全球卫星定位系统、通信卫星系统、遥感卫星系统和地面网络系统的联动下，6G通信网络不仅能缩小世界各地的数字鸿沟、提高生产效率、催生新兴技术，还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。

而卫星激光通信技术的发展，是卫星互联网实现高速、大容量、低时延、高安全性的基础。由于激光自身的物理特性，相比于频率较低的微波通信，激光通信可以提供非常高的通信带宽，实现高速数据传输；同时激光比微波通信传输能量更集中，可以在太空中实现几千公里远距离点对点传输，使得建立围绕地球的超大容量卫星通信骨干网络成为可能。

更重要的是，卫星激光通信技术的发展，还能够有力支撑国家空天地一体化网络建设，将空间安全牢牢掌握在自己手中。

当前，国内的卫星激光通讯技术从高精尖科研成果向商业化产品转化的关键进程中，大规模的产业落地面临着哪些挑战？

一方面，该领域复合型专业技术人才相对缺乏。“卫星激光通信行业属于知识与技术密集型行业，涉及到通信工程、电子信号与信息处理、力学、光学、热学、运动控制、软件开发等多领域知识及技术。对专业能力强力且实践经验丰富的复合型人才有较大需求。”

另一方面，卫星激光通信技术从航天科研成果转化为商业产品没有现成经验可以参考。需要公司将航天前沿技术与中国强大的工业基础以及工业供应链体系进行有机结合，走出具有蓝星特色的激光通信终端产品商业化路径。既满足航天国家队、部队、企事业单位等客户的严格质量要求，同时通过生产能力以及供应链建设实现激光通信终端大规模量产，降低卫星激光通信技术应用成本。当前，蓝星光域已初步建立年产50台套星间高速激光通信终端的生产能力。

就此类极具前沿性的未来空间技术而言，国际化交流是否必要？

在杨一超看来看，空间激光通信技术与应用是推动空间科技创新发展的重要战略新兴技术，从世界维度看，以Starlink、General Atomics、TESAT、Mynaric等一批国外企业已经在卫星激光通信技术的产业化上走出了坚实的一步。例如，据不完全统计，目前Starlink 已经完成超过880个激光通信卫星在轨部署，在轨使用的卫星激光终端套数超过3000套，初步建立了环绕全球激光卫星通信链路。以美国太空发展局(SDA)以及空间数据系统咨询委员会(CCSDS)为代表的标准制定机构初步制定了卫星激光通信终端组网协议及标准，正在推动卫星激光通信产业向标准共享、天地协同、互联互通方向发展。因此开展国际交流合作，保持国际化视野，对于蓝星光域提升产品技术优势、把握产品发展方向至关重要。“我们希望与空间激光技术领域的国内和国际同仁们携起手来，共同推卫星激光通信技术实现标准制定、产品普及、产业革新。”

这也是蓝星光域此番参加“未来产业之星”大赛的初衷。“我们希望借助此次大赛，能学习借鉴各方研究成果、开展思想碰撞、加强卫星激光通信技术的国际合作，提升我国卫星激光通信技术的产业化水平。”杨一超说。

此外，杨一超认为，大赛聚焦创新技术和前沿领域，为学习应用前沿工程技术提供了宝贵的平台。“我们可以接触各类高新技术行业的专家、企业家和投资者，通过比赛进行思想碰撞，进行学习与思考，使企业能够全面深入地了解未来科技领域发展趋势，更好地研判蓝星下一步的发展方向。”

杨一超表示，上海在航天技术领域历史悠久，临港新片区卫星研制基地、闵行航天基地等集聚了上海航天动力技术研究所、上海空间推进研究所等研究机构以及一批代表企业，具备较强的航天产业基础，为新型空间科技的研发创新与产业化提供了有力支撑。同时，上海工业制造基础雄厚，“成熟的工业化体系和工艺，对卫星激光通信终端的大批量生产至关重要。”

他也同时指出，当前，我国民营商业航天企业发展方兴未艾，相关支持性政策应灵活化、定制化，同时应更加开放地支持民营企业可以有序开展卫星通信的基础业务，以增强我国空间信息应用在全球的竞争力。此外，杨一超谈及，未来的五年到十年，卫星激光通信产业会呈爆发式增长态势，建议加速制定出台卫星激光通信相关行业通信协议及标准，有力支持行业标准化、规模化发展。

作为未来产业，当前民营商业航天产业链与产业生态仍有待进一步完善，他建议，应充分发挥产业基金引导作用，设立大规模的重点扶持民营商业航天的国家发展基金，并鼓励地方政府和金融机构撬动社会资本联合成立商业航天产业基金，支持和鼓励民营商业航天企业在科创板上市。(完)

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