科普一分钟：激光通信技术

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抬头看浩瀚宇宙时，你是否曾好奇，太空中执行任务的航天员和飞行器如何与地面联系？遥远的距离会不会造成数据传输困难？

现在我们使用的是无线射频发射系统，这种通信方式数据接收速度慢，并且需要很大口径的天线，在这种情况下，激光通信技术应运而生。

简单来说，激光通信技术就是将探测器送入地球同步轨道，使用空对地激光连接地面站，利用国际空间站上的光学终端接收和传输数据。与无线射频发射系统相比，激光通信系统更小、更轻，且功耗更低，我国的北斗卫星和地面站之间也使用激光信号传输，相关的高速通信实验已经完成，速度比5G网络还要快。

航天五院西安分院致力建设我国卫星激光通信链路

编者按：本文来自“西安日报”，作者：杨斌鹄 ；36氪经授权转载。

在茫茫宇宙空间中，轨道上运行的卫星之间如何相互通信？激光通信是近年来空间通信技术的重大变革。在卫星激光通信领域，位于西安航天产业基地的航天科技集团五院西安分院从零起步，致力于建设我国卫星激光通信链路。近两年，西安分院为多颗卫星提供10余台激光终端设备，使中国成为世界上首次验证多种不同类型星间激光链路的国家。

空间激光通信是以激光为载波，以大气或者自由空间为开放信道，在空间节点（例如卫星之间）传递数据信息的通信技术。进入21世纪，卫星激光通信在国内刚刚起步，全国只有少数单位进行该领域的研究，其中工程研制单位只有五院西安分院一家。

“2008年，我来到西安分院，开始从事卫星激光通信的工程研究工作。前3年，我带领激光终端组5个人的队伍，主攻星间激光链路演示验证的基础工程研究，从零开始，不断完善人才队伍、资金项目和技术能力。在只有80平方米大、由电子实验室改造而成的实验室里，我们建立起一套完整的生产仪器设备，使之初具生产条件。”五院西安分院激光终端团队带头人幺周石介绍。在西安分院的大力支持下，经过5年积累，激光终端实验室聚集了20多位人才。与此同时，数年间持续投入，不断补充仪器设备、改善研制条件，建设完成了一套激光通信光学实验室，其空间尺寸、洁净度、隔振度均满足卫星激光通信终端的开发需求。

在科研团队的不懈努力下，2017年，西安分院研制出第一台可以搭载在高轨卫星上的激光终端。近两年，西安分院更是为多颗卫星提供10余台激光终端设备，使中国成为世界上首次验证多种不同类型星间激光链路的国家。说起卫星激光终端的技术突破，幺周石介绍：西安分院的激光终端拥有世界一流的光通信天线设计技术，为整个星间激光通信链路的高速率、高性能提供了基础保障；西安分院拥有国内先进的星载终端光调制解调技术；西安分院拥有世界顶尖的精密光电跟踪技术，角度误差比国际标准还要精密1个数量级。

据介绍，在可以预见的将来，卫星激光链路的通信速率将由现在的Gbit/s向着Tbit/s发展，由现在的低轨、高轨卫星向着月球、火星和深空延伸，由现在的点对点通信方式向着点对多点和多点灵活组网的方式不断演进。与此同时，随着卫星激光终端产品向着长寿命、高可靠性和低成本的方向发展，空间激光通信技术将在通信网络领域迎来更广泛的应用。

“从近期发展看，卫星激光链路可以支持各类飞机、偏远地区实现高速上网，进一步服务‘一带一路’建设。从中长期发展来看，以卫星激光通信链路为太空高速信息公路、以光纤通信网络和海底光缆为地面高速信息公路，配合5G通信网络的建设，人类将实现天、空、地无处不在的高速泛在的网络连接。”幺周石介绍。

目前，五院西安分院激光通信团队已达80多人，除了由设计师构成的3个专业队伍外，还包括装调、测试、工艺人员，构成了覆盖激光终端设计研制、生产、测试的完整建制。西安分院卫星激光终端团队的试验场地达2000平方米，拥有数条完整的大型终端机生产线，可实现每年数十台/套激光终端的交付能力。西安分院将着力发展空间通信卫星组网，预计今年年底验证组网。下一步，激光终端团队将瞄准小型、低成本发展方向，力争达到每年百余台/套的交付能力，产品在轨服役寿命可达15年，由研制转向批量化生产，进一步建立起高速一体化的太空信息网络，在太空架起一条条信息高速公路。

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