卫星激光通信技术分类 你知道几种？

卫星激光通信的关键技术，结合日本ARTEMEOCEIS星间激光通信试验和 GdOETS地激光通信试验，进行了具体说明，最后对我国发展卫星激光通信技术提出建议。

1.0 卫星通信技术

主要包括微波通信和激光通信，其中微波通信相对成熟且应用极为广泛。但是随着航天装备应用的逐步深入，航天频率资源越来越紧张.而且经常出现频率干扰问题。

解决这一问题的技术途径之一是采用激光通信。

卫星激光通信具有传输速率高,通信 容量大抗干扰性能强，信息安全性高通行设备体积小、重量轻、功耗低等优点近年来已经取得突破性进展成为现代通信技术发展的新热点。

但是由于大气激光通信受大气扰动,背景光辐射、平台振动相对运动等较多因素的影响,对激光器、捕获跟踪与瞄准、调制接收等关键技术要求很高，成为制约卫星激光通信的瓶颈。

2.0 卫星激光通信的关键技术

2.1 激光器技术

激光通信的需求之一是超高速数据传输，而卫星通信距离较远，一般要求不小于 4~5万 km,因此要求系统有足够的发射功率,光源稳定激光器技术用于建立激光链路的光源，一直是激光通信的关键技术之一,由于受到光传输介质及探测器的影响，对激光波长的研究主要集中在800nm1000m及1550三个波段，现在用于星上的激光器的研究，主要集中在与以上三种波长对应的半导体激光器、固体激光器和光纤激光器。

卫星激光通信日渐火热!一文带你读懂技术、机遇与挑战

作者 | 物联网智库2023-10-13其中，太赫兹和量子通信或者相关技术仍不完善，或者器件的成熟度还未达到可工业使用的要求，目前距应用仍有较大距离。

目前最成熟的通信方式是微波通信。微波通信在器件、算法等各方面的发展都已经较为成熟。但同时，微波通信也存在一些不足之处。一是长距离传输需要较高的功耗，传输速率也会受到限制。二是由于星际环境复杂多变，微波通信需要申请特定的频段，避免与相邻卫星通信频率重叠，以防止信号干扰。

相对而言，激光通信技术日益成熟，在星间通信中的使用逐步增多。激光通信受益于地面的光纤通信对产业链的催化，其优势为传输速率高、无频段限制，且对其他任何星间通信不会造成干扰。

卫星激光通信是利用激光作为信号载波，将语音和数据等信息调制到激光上进行传输的方式。区别于微波通信，激光光束在空间中充当信息的传输载体。按照激光传输环境的不同，卫星激光通信分为两类：一是真空环境下的激光通信，即星间激光通信，主要应用于真空环境中的设备，如卫星与卫星、飞船、空间站等之间的通信;二是在大气环境下进行的激光通信，即星地激光通信，这种通信技术应用比较广泛，如用于卫星与地面、海上用户及空中飞行器的连接等。

卫星激光通信的核心技术要素包括关键组件、通信体制和对准捕获方式。

其关键组件包括激光发射器、发射光学镜头、接收光学镜头、激光接收器、控制硬件等。

空间激光通信共有两种最常用的通信体制：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国际上完成在轨关键技术验证，并开始了大规模的组网建设部署。相比之下，在工程应用场景中，相干体制适用于链路距离较远且速率较高的情况，而非相干体制则适用于链路距离较近且速率较低的情况。

对准捕获方式包括信标光和非信标光两种。“信标光+信号光”捕获方案是指激光通信终端使用单独的信标光。通过使用较宽的信标光束按照一定的扫描方式对不确定区域进行扫描。终端使用大视场的捕获探测器来监测接收信标光的质心位置，以实现对信标光的捕获和跟踪，进而将信号光引导至跟踪探测器接收视场，进行精确跟踪，最终实现激光建立通信链路。

“非信标光”捕获方案则是指在工作过程中不使用信标光，直接使用信号光进行扫描，并通过对信号光进行分光，实现光通信终端之间的捕获和跟踪功能。

光通信市场在2023年将继续保持稳步增长，并且呈现出一些关键的发展现状和趋势。光芯片、光器件、光模块等作为光通信的基础和核心，市场规模持续增长，技术路径持续革新。

快速增长的需求

随着数字化转型的加速和全球互联网用户数量的持续增长，光通信市场将面临快速增长的需求。大规模数据中心、云计算、5G移动通信、物联网等领域对高速、高带宽的光通讯解决方案的需求将推动市场的发展。

400G和800G技术的崛起

在高速光通信领域，400G和800G技术将成为主导趋势。随着数据中心和网络运营商对更高速率的需求不断增加，400G和800G光模块将成为关键的技术解决方案，提供更大的带宽和更高的传输效率。光通信器件行业处于光通信产业的上游，光通信器件的先进性、可靠性和经济性会直接影响到光网络设备乃至整个网络系统的技术水平和市场竞争力，因此光网络设备制造商对光通信器件的性能要求较高。

光模块的小型化和高密度化

随着数据中心和网络设备的规模不断扩大，对光模块的小型化和高密度化要求也越来越高。2023年，光模块制造商将继续推出更小尺寸、更高端口密度的光模块，以适应紧凑空间和高密度部署的需求。未来有望向高速率、高集成、大容量发展，利用新工艺和更高的解决方案，持续拓展新的应用场景。

智能操作和自动化

基于云计算技术和5G通讯技术的结合，新技术、新业务的快速发展催生出了多种新业态，智慧城市、自动驾驶等新兴行业都对光通信和数据通讯提出了新的更高要求。2023年光通讯市场将追求更直观、更智能的操作和自动化。光通信设备制造商将更加关注用户界面的改进和自动化控制的实现，以简化操作流程、提高效率和减少人工错误。

混合集成解决方案

由于通道集成和集成功能的增加，器件密集后散热就会成为一个新的挑战，光器件的小型化、低功耗是未来发展的新趋势。未来通信网络的升级、数据中心的广泛建设、5G带宽需求增强将使光通信行业保持快速增长。

为了满足多样化的应用需求和节省空间成本，光通信市场将看到越来越多的混合集成解决方案的出现。这些解决方案将集成不同类型的光模块和光器件，实现高度集成化的光通信系统，提供更灵活、更高性能的解决方案。

绿色和可持续发展

随着环境意识的增强，光通信市场也将越来越注重绿色和可持续发展。制造商将致力于开发能效更高、材料更环保的光通信器件，以减少能源消耗和环境影响。