衛(wèi)星激光通信的關鍵技術，結合日本ARTEMEOCEIS星間激光通信試驗和 GdOETS地激光通信試驗，進行了具體說明，最后對我國發(fā)展衛(wèi)星激光通信技術提出建議。

1.0 衛(wèi)星通信技術

主要包括微波通信和激光通信，其中微波通信相對成熟且應用極為廣泛。但是隨著航天裝備應用的逐步深入，航天頻率資源越來越緊張.而且經常出現頻率干擾問題。

解決這一問題的技術途徑之一是采用激光通信。

衛(wèi)星激光通信具有傳輸速率高,通信 容量大抗干擾性能強，信息安全性高通行設備體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點近年來已經取得突破性進展成為現代通信技術發(fā)展的新熱點。

但是由于大氣激光通信受大氣擾動,背景光輻射、平臺振動相對運動等較多因素的影響,對激光器、捕獲跟蹤與瞄準、調制接收等關鍵技術要求很高，成為制約衛(wèi)星激光通信的瓶頸。

2.0 衛(wèi)星激光通信的關鍵技術

2.1 激光器技術

激光通信的需求之一是超高速數據傳輸，而衛(wèi)星通信距離較遠，一般要求不小于 4~5萬 km,因此要求系統(tǒng)有足夠的發(fā)射功率,光源穩(wěn)定激光器技術用于建立激光鏈路的光源，一直是激光通信的關鍵技術之一,由于受到光傳輸介質及探測器的影響，對激光波長的研究主要集中在800nm1000m及1550三個波段，現在用于星上的激光器的研究，主要集中在與以上三種波長對應的半導體激光器、固體激光器和光纖激光器。

衛(wèi)星激光通信日漸火熱!一文帶你讀懂技術、機遇與挑戰(zhàn)

作者 | 物聯網智庫2023-10-13其中，太赫茲和量子通信或者相關技術仍不完善，或者器件的成熟度還未達到可工業(yè)使用的要求，目前距應用仍有較大距離。

目前最成熟的通信方式是微波通信。微波通信在器件、算法等各方面的發(fā)展都已經較為成熟。但同時，微波通信也存在一些不足之處。一是長距離傳輸需要較高的功耗，傳輸速率也會受到限制。二是由于星際環(huán)境復雜多變，微波通信需要申請?zhí)囟ǖ念l段，避免與相鄰衛(wèi)星通信頻率重疊，以防止信號干擾。

相對而言，激光通信技術日益成熟，在星間通信中的使用逐步增多。激光通信受益于地面的光纖通信對產業(yè)鏈的催化，其優(yōu)勢為傳輸速率高、無頻段限制，且對其他任何星間通信不會造成干擾。

衛(wèi)星激光通信是利用激光作為信號載波，將語音和數據等信息調制到激光上進行傳輸的方式。區(qū)別于微波通信，激光光束在空間中充當信息的傳輸載體。按照激光傳輸環(huán)境的不同，衛(wèi)星激光通信分為兩類：一是真空環(huán)境下的激光通信，即星間激光通信，主要應用于真空環(huán)境中的設備，如衛(wèi)星與衛(wèi)星、飛船、空間站等之間的通信;二是在大氣環(huán)境下進行的激光通信，即星地激光通信，這種通信技術應用比較廣泛，如用于衛(wèi)星與地面、海上用戶及空中飛行器的連接等。

衛(wèi)星激光通信的核心技術要素包括關鍵組件、通信體制和對準捕獲方式。

其關鍵組件包括激光發(fā)射器、發(fā)射光學鏡頭、接收光學鏡頭、激光接收器、控制硬件等。

空間激光通信共有兩種最常用的通信體制：相干通信和非相干通信。目前，相干通信和非相干通信都已在國際上完成在軌關鍵技術驗證，并開始了大規(guī)模的組網建設部署。相比之下，在工程應用場景中，相干體制適用于鏈路距離較遠且速率較高的情況，而非相干體制則適用于鏈路距離較近且速率較低的情況。

對準捕獲方式包括信標光和非信標光兩種?！靶艠斯?信號光”捕獲方案是指激光通信終端使用單獨的信標光。通過使用較寬的信標光束按照一定的掃描方式對不確定區(qū)域進行掃描。終端使用大視場的捕獲探測器來監(jiān)測接收信標光的質心位置，以實現對信標光的捕獲和跟蹤，進而將信號光引導至跟蹤探測器接收視場，進行精確跟蹤，最終實現激光建立通信鏈路。

“非信標光”捕獲方案則是指在工作過程中不使用信標光，直接使用信號光進行掃描，并通過對信號光進行分光，實現光通信終端之間的捕獲和跟蹤功能。

光通信市場在2023年將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長，并且呈現出一些關鍵的發(fā)展現狀和趨勢。光芯片、光器件、光模塊等作為光通信的基礎和核心，市場規(guī)模持續(xù)增長，技術路徑持續(xù)革新。

快速增長的需求

隨著數字化轉型的加速和全球互聯網用戶數量的持續(xù)增長，光通信市場將面臨快速增長的需求。大規(guī)模數據中心、云計算、5G移動通信、物聯網等領域對高速、高帶寬的光通訊解決方案的需求將推動市場的發(fā)展。

400G和800G技術的崛起

在高速光通信領域，400G和800G技術將成為主導趨勢。隨著數據中心和網絡運營商對更高速率的需求不斷增加，400G和800G光模塊將成為關鍵的技術解決方案，提供更大的帶寬和更高的傳輸效率。光通信器件行業(yè)處于光通信產業(yè)的上游，光通信器件的先進性、可靠性和經濟性會直接影響到光網絡設備乃至整個網絡系統(tǒng)的技術水平和市場競爭力，因此光網絡設備制造商對光通信器件的性能要求較高。

光模塊的小型化和高密度化

隨著數據中心和網絡設備的規(guī)模不斷擴大，對光模塊的小型化和高密度化要求也越來越高。2023年，光模塊制造商將繼續(xù)推出更小尺寸、更高端口密度的光模塊，以適應緊湊空間和高密度部署的需求。未來有望向高速率、高集成、大容量發(fā)展，利用新工藝和更高的解決方案，持續(xù)拓展新的應用場景。

智能操作和自動化

基于云計算技術和5G通訊技術的結合，新技術、新業(yè)務的快速發(fā)展催生出了多種新業(yè)態(tài)，智慧城市、自動駕駛等新興行業(yè)都對光通信和數據通訊提出了新的更高要求。2023年光通訊市場將追求更直觀、更智能的操作和自動化。光通信設備制造商將更加關注用戶界面的改進和自動化控制的實現，以簡化操作流程、提高效率和減少人工錯誤。

混合集成解決方案

由于通道集成和集成功能的增加，器件密集后散熱就會成為一個新的挑戰(zhàn)，光器件的小型化、低功耗是未來發(fā)展的新趨勢。未來通信網絡的升級、數據中心的廣泛建設、5G帶寬需求增強將使光通信行業(yè)保持快速增長。

為了滿足多樣化的應用需求和節(jié)省空間成本，光通信市場將看到越來越多的混合集成解決方案的出現。這些解決方案將集成不同類型的光模塊和光器件，實現高度集成化的光通信系統(tǒng)，提供更靈活、更高性能的解決方案。

綠色和可持續(xù)發(fā)展

隨著環(huán)境意識的增強，光通信市場也將越來越注重綠色和可持續(xù)發(fā)展。制造商將致力于開發(fā)能效更高、材料更環(huán)保的光通信器件，以減少能源消耗和環(huán)境影響。