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

前沿 激光通信，为军事通信提供更高速、安全和可靠的解决方案

随着科技的不断发展，人们对于更快速、更可靠的通信方式的需求也越来越迫切。在这样的背景下，激光通信作为一种前沿的无线通信技术，引起了人们的广泛关注。本文将向您介绍激光通信的基本原理、应用领域以及未来的发展趋势。

激光通信 是一种利用激光光束进行数据传输的无线通信技术。它借助激光器产生的高能量激光光束，将数据以光的形式传输。与传统的无线通信技术相比，激光通信具有更高的传输速率、更大的带宽和更低的信号衰减。这使得激光通信成为了连接远距离、高速通信的理想选择。

激光通信的基本原理 是利用激光光束在空气或光纤中传输信息。首先，数据信号被转化为光信号，并通过激光器转换为高能量的激光光束。然后，激光光束通过传输介质传播，最终到达接收器。接收器接收到激光光束后，将光信号转换回电信号，进而恢复出原始的数据信息。整个过程中，激光光束需要经过精确的定向、聚焦和接收处理，以确保高效的数据传输。

激光通信在军事领域的应用

激光通信作为一种高速、安全、抗干扰的通信技术，广泛应用于军事领域。它具有高速传输、抗干扰性强、隐蔽性好等特点，使其成为现代军事通信的重要组成部分。下面将从军事侦察、作战指挥、无人机通信等方面介绍激光通信在军事领域的应用。

首先，激光通信在军事侦察中发挥着重要作用 。军事侦察需要获取准确、实时的情报信息，激光通信通过其高速传输的特点，能够实现远距离的数据传输。例如，在侦察无人机中搭载激光通信设备，可以将侦察数据以高速、稳定的方式传输回指挥中心，实现情报信息的快速更新和军事决策的迅速响应。

其次，激光通信在作战指挥中发挥着重要作用 。作战指挥需要实时、可靠的指挥信息交流，而激光通信能够提供高速、抗干扰的通信手段。指挥所与前线作战单位之间可以通过激光通信建立起稳定的通信链路，实现指挥信息的及时传递和指挥决策的准确执行。此外，激光通信还可以实现多点之间的联通，将作战指挥系统与战术装备相连接，形成一个完整的指挥网络。

此外，激光通信在无人机通信中也得到了广泛应用 。无人机作为现代军事装备中的重要组成部分，需要与指挥中心进行实时的数据交换和指令传递。激光通信通过其高速、低延迟的特点，可以实现与无人机之间的高效通信。无人机搭载激光通信设备后，可以与指挥中心进行实时的数据传输，包括图像传输、指令下达等，提高了无人机的作战效能和响应速度。

总的来说，激光通信在军事领域的应用非常广泛，涵盖了侦察、作战指挥、无人机通信等多个方面。其高速传输、抗干扰性强、隐蔽性好等特点，使其成为军事通信一种新的选择方案。

激光通信在军事领域有多种产品应用，以下列举几个常见的激光通信产品：

激光通信终端设备： 这是激光通信系统的核心组成部分，包括发射器和接收器。激光通信终端设备能够实现高速、安全的数据传输，具有抗干扰、隐蔽性好等特点。它们通常被用于军事侦察、作战指挥、战术通信等场景。激光导引武器系统： 激光通信技术可以应用于激光导引武器系统中，实现对目标的精确打击。这些系统包括激光制导导弹、激光制导炮弹等，通过激光通信传输指令和目标信息，使武器能够准确命中目标。激光侦察设备： 激光通信技术在军事侦察中有着重要应用。激光侦察设备可以搭载在侦察飞机、侦察无人机等平台上，通过激光通信传输侦察数据和图像信息，实现远距离的情报收集和传输。激光干扰设备： 激光通信技术还可以应用于军事干扰领域。激光干扰设备通过发射干扰性激光束，干扰敌方通信系统的正常工作，影响其指挥和控制能力。激光雷达系统： 激光通信技术可以与雷达技术结合，构建激光雷达系统。激光雷达系统利用激光光束进行目标探测和测距，具有高分辨率、高精度的特点，适用于军事目标侦测和跟踪。

这些产品在军事领域中发挥着重要作用，为军队提供了高效、安全、可靠的通信和战术支持。随着激光通信技术的不断发展，未来还将涌现出更多创新的激光通信产品。

激光通信在军事领域扮演着重要的角色，为军事通信提供了高速、安全和可靠的解决方案。以下将介绍一些国内外在激光通信领域的成熟案例和产品。

国内成熟案例：

高速激光通信地面站： 中国航天科技集团公司研发的高速激光通信地面站能够实现与激光通信卫星的高速数据传输。这种地面站具备自动跟踪、自适应调制等功能，可应对复杂的大气条件和强光干扰，实现高效稳定的通信。激光通信装备： 中国军队在激光通信装备方面也取得了显著进展。例如，激光通信终端设备具备小型化、便携化的特点，适用于部队在复杂地形和环境中的通信需求。这些装备采用先进的激光通信技术，实现了高速、安全的数据传输。

国际成熟案例：

美国激光通信卫星： 美国国家航空航天局（NASA）开展了多个激光通信卫星项目，例如"月球激光通信终端"和"激光通信终端技术演示"等。这些卫星利用激光光束进行高速的太空通信，为探索更远的太空提供了重要支持。激光通信导弹： 一些国家研发了激光通信导弹系统，用于提供实时的指令和数据传输。这种导弹系统利用激光通信技术，实现了导弹与指挥中心之间的快速、安全的通信，提高了作战效能。

这些案例和产品体现了激光通信在军事领域的广泛应用。激光通信技术具备高速、抗干扰、隐蔽性强等优势，可以满足军队在信息化战争中的通信需求。随着技术的不断进步和创新，激光通信在军事领域的应用前景将更加广阔。

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