淺談空間激光通信技術(shù)進(jìn)展與趨勢

1、淺談空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢廣東有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷發(fā)展，空間激光通信技術(shù)也得到 了一定的進(jìn)展，國外的激光通信技術(shù)具有明顯的先進(jìn)性，木文列舉了國內(nèi)、國外 的激光通信技術(shù)的最新發(fā)展概況進(jìn)行簡要的分析，并且對一些有關(guān)激光通信終端 的技術(shù)參數(shù)展開分析，通過對目前的該項(xiàng)技術(shù)研究狀況來分析其存在的問題，對 未來的空間激光技術(shù)的發(fā)展趨勢展開討論，希望能對以后的研究工作提供參考。關(guān)鍵詞：空間激光通信；通信終端；通信設(shè)備；發(fā)展趨勢引言：空間遙感技術(shù)在不斷的發(fā)展，其發(fā)展對于相機(jī)的空間分辨率和光 譜分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)都有所提升，在這樣的指標(biāo)上升的同時(shí)大量的空間探測到的 數(shù)

2、據(jù)需要及時(shí)有效的輸送到地面，這些數(shù)據(jù)能夠給科學(xué)研究工作帶來很大的幫助, 能夠充分的實(shí)現(xiàn)空間儀器的應(yīng)用價(jià)值，激光通信在容量上比較大，這是其一個(gè)顯 箸的特點(diǎn)，并且在光學(xué)的增益上較大、發(fā)散角小并且具有強(qiáng)大的抗干擾能力和抗 截獲能力，都是其應(yīng)用中的主要優(yōu)勢。一、空間激光通信的基木內(nèi)容(-)空間激光通信的基木過程在空間激光通信技術(shù)的設(shè)計(jì)工作上是依托于通信距離、誤碼率以及傳輸 距離等因素的要求來實(shí)現(xiàn)的，空間激光通信設(shè)備是光學(xué)結(jié)構(gòu)原理的產(chǎn)物。空間激 光設(shè)備是通過是在能夠有效的感知被通信設(shè)備的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的初步的空間位 置定位，主動星會發(fā)射一定的標(biāo)光信號進(jìn)行主動的搜索工作，如果在粗跟蹤探測 器中發(fā)現(xiàn)標(biāo)光斑就說

3、明己經(jīng)建立起一個(gè)有效的探測系統(tǒng)。在粗跟蹤的過程中都是 開環(huán)的控制系統(tǒng)，相比之下精跟蹤則是通過閉環(huán)的控制系統(tǒng)來組成的，精跟蹤所 捕捉的數(shù)據(jù)在達(dá)到了一定的精準(zhǔn)度的情況下就要進(jìn)行雙方的數(shù)據(jù)傳輸工作。但是 在這樣的通信傳輸工作的進(jìn)行過程中衛(wèi)星還是一個(gè)相對運(yùn)動的狀態(tài)，這就會在很 大的程度上影響跟蹤的精度，這時(shí)候就要采取一定的補(bǔ)償措施，可以采用超前角 瞄準(zhǔn)單元進(jìn)行有效的補(bǔ)償工作，這樣對于空間動態(tài)的瞄準(zhǔn)和跟蹤能夠有效的實(shí)現(xiàn), 在精跟蹤的過程中要充分的保證動態(tài)上的精準(zhǔn)度，以免影響整個(gè)通信質(zhì)量。(-)空間激光鏈路分類空間激光通信的分類主要是通過距離和應(yīng)用的不同來進(jìn)行分類的，其中 包括：低軌和同步軌道通信、同步軌

4、道和地面軌道通信、同步軌道和同步軌道通 信、低軌和低軌之間的通信、低軌和地面之間的通信、地面之間的各站點(diǎn)之間的 通信、地面和飛機(jī)等的通信這幾種通信的主要途徑，在空間技術(shù)的調(diào)解技術(shù)上可 以分為直接的和相干的兩種探測解調(diào)技術(shù)，隨著相關(guān)的技術(shù)不斷在進(jìn)行調(diào)高，相 干探測解調(diào)技術(shù)在探測的靈敏度上更高，能夠?qū)⑻綔y數(shù)據(jù)的精度明顯的提高，具 有一定的使用優(yōu)勢，所以在空間通信技術(shù)的研究工作中成為一項(xiàng)主要的研究對象。(三)空間激光通信性能參數(shù)在對空間激光技術(shù)的性能參數(shù)進(jìn)行衡量吋主要是通過距離、通信的速度 和誤碼率來進(jìn)行有效的判斷的，在空間激光通信技術(shù)的終端上還有激光波長、激 光的發(fā)散角等方面的一些參數(shù)上的指示。二

5、、空間激光通信的發(fā)展?fàn)顩r分析一些國外的發(fā)達(dá)國家在空間激光通信技術(shù)上早就有所應(yīng)用，就美國的激 光通信技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來說其屬于這項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，在技術(shù)項(xiàng)0的研發(fā)和一系列 的技術(shù)試驗(yàn)工作美國大多參與其中并起到了主導(dǎo)的作用，美國還制定了 2016年 的星間激光通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，在這項(xiàng)計(jì)劃中通信的速率得到了明顯的提升，其主要 還是在設(shè)備的有力支持的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的。在激光網(wǎng)絡(luò)通信的建設(shè)工作上美國的 投資是非常巨大的。就國內(nèi)來說，我國在空間激光通信工作的研究和發(fā)展上還不 是很充分，在技術(shù)的起步上也比較晚，主要的研發(fā)單位還是集中在一些大學(xué)中, 比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、長春理工大學(xué)、武漢大學(xué)等，所以說我國在空間激光通信

6、技術(shù)的研發(fā)工作上仍然需要進(jìn)行堅(jiān)持不懈的努力。三、空間激光通信的關(guān)鍵技術(shù)（一）高效激光天線激光天線是整個(gè)激光通信的眼晴，其是能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)的捕捉和傳 輸?shù)闹饕夹g(shù)支撐，在激光天線的運(yùn)行中其主望遠(yuǎn)鏡的視場一般都不是很人，在 大多數(shù)的一起中都使用卡式無焦的系統(tǒng)作為整個(gè)儀器的光學(xué)設(shè)計(jì)思路，但是卡式 望遠(yuǎn)鏡也存在一些使用中不可避免的缺陷，比如其在視場上包含的范圍比較小, 消雜處理也存在一定的困難所以說相比以上兩種在離軸式的反射望遠(yuǎn)鏡上就能 夠很好的實(shí)現(xiàn)光能的利用率，大大的提高了信噪比。（二）apt高精度技術(shù)在激光通信的瞄準(zhǔn)過程上是十分重要的，并口對瞄準(zhǔn)的精確度也有很高 的要求，在激光通信技術(shù)的額使用

7、中其所做的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)技術(shù)都是為了能 夠提供更加精準(zhǔn)的對準(zhǔn)工作，從而為整個(gè)通信的質(zhì)量給予一定的保障。在目前所 采用的apt技術(shù)中粗跟蹤的帶寬小而精跟蹤的帶寬較人，其所進(jìn)行的動態(tài)跟蹤的 誤差要保持在一定的合理范圍內(nèi)，能夠?yàn)榧す馔ㄐ盘峁└叩姆直媛屎投ㄎ挥^測 條件。（三）大氣對激光通信的影響大氣通信對于激光通信所產(chǎn)生的影響是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，大氣會對 激光傳輸?shù)倪^程產(chǎn)生各種各樣的影響，其中對于大氣在數(shù)據(jù)傳輸中的湍流問題的 有效解決是十分困難的，這些人氣環(huán)境給激光通信產(chǎn)生的影響是會隨著地域和天 氣的變化而發(fā)生變化的，會對激光通信的跟蹤數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度產(chǎn)生很大的影響，增 大通信的誤碼率。這樣的影響是

8、在激光通信的過程中所必須要進(jìn)行慎重考慮的問 題，可以采用先進(jìn)的檢測手段和解調(diào)算法進(jìn)行應(yīng)對，來盡量的減少人氣對激光通 信產(chǎn)生的不利影響。（四）穩(wěn)定的發(fā)射和接收基臺在激光通信的精準(zhǔn)度的要求上一般都在幾個(gè)微弧度的控制上，在空間平 臺上的振動會比高于探測的精度，這樣的表現(xiàn)大多體現(xiàn)在航空設(shè)備中所具有的搭 載通信終端上，在高頻的振動上顯得十分的大。所以在激光通信和平臺之間一定 要安裝一定的防護(hù)隔離措施，將振動的幅度降到最低，這樣就能很好的保證各個(gè) 儀器之間的平衡，更好的實(shí)現(xiàn)激光通信系統(tǒng)的作用。四、空間激光通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢空間激光技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中很多技術(shù)上的問題已經(jīng)得到了有效 的解決，其能夠有效

9、的進(jìn)行瞄準(zhǔn)和跟蹤、在捕獲工作環(huán)節(jié)上也更加精確、在大氣 湍流的解決上具有很好的補(bǔ)償技術(shù)等，已經(jīng)得到了有效的進(jìn)步。在技術(shù)上的問題 的解決給以后的星際光通信技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，在激光通信技術(shù)的未 來發(fā)展中主要表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)發(fā)展的趨勢：第一，在探測體制上已經(jīng)逐漸的表現(xiàn) 出從直接探測向相干探測和復(fù)合探測的方向上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這樣能夠有效的實(shí)現(xiàn)激 光通信系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)性額和同其他系統(tǒng)之間的互通性。第二，在通信的波長 上逐漸的走向1.5 5&mu；m波的過渡，這表明激光通信技術(shù)的容量在不斷地走向 擴(kuò)大的趨勢，也是未來的技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一。第三，在未來的激光通信技 術(shù)的發(fā)展中納米技術(shù)的應(yīng)用會有效的推動激光通信技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)的不斷 發(fā)展會更好的解決空間環(huán)境的適應(yīng)性問題。第四，在未來的激光通信技術(shù)的發(fā)展 中會實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)典光通信和量子光通信之間的結(jié)合。第五，激光通信將成為深 空探測活動的主要通信方式。結(jié)論：在激光通信技術(shù)的不斷發(fā)展過程中會進(jìn)行不斷地優(yōu)化和完善，能 夠更精確的掌握數(shù)據(jù)和信息，會越來越多的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，提供更大的社會效 益和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：1張靚，郭麗紅，劉向南，林一，盧滿宏空間激光通信技術(shù)最新進(jìn)展與趨勢j 飛行器測控學(xué)報(bào),201