隨著數(shu)以千計的衛星(xing)被送(song)入軌(gui)道，衛星(xing)激光通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)(shu)日益受(shou)到重視(shi)，被視(shi)為(wei)一(yi)項關鍵使能技(ji)術(shu)(shu)。業界認為(wei)其結合了無線電通(tong)信(xin)和光纖通(tong)信(xin)的優點，具(ju)有帶寬(kuan)高、傳輸(shu)快速便捷以及成本低等優勢，是解決信(xin)息傳輸(shu)“最(zui)(zui)后(hou)一(yi)千米”的最(zui)(zui)佳選擇(ze)。
近(jin)年來，我(wo)國(guo)衛星(xing)(xing)激(ji)光通(tong)信(xin)迎(ying)來快速發(fa)展：一方面(mian)，衛星(xing)(xing)激(ji)光通(tong)信(xin)試(shi)驗取得重(zhong)大突破。2020年，“實踐二十號(hao)”衛星(xing)(xing)與麗江地面(mian)站成功建立激(ji)光通(tong)信(xin)鏈路，實現(xian)從衛星(xing)(xing)到地面(mian)站最高10Gbps的下行(xing)傳輸(shu)速率，其他關(guan)鍵指標(biao)(biao)也已經對齊國(guo)際先(xian)進標(biao)(biao)準。
另(ling)一(yi)方面(mian)，資本(ben)市(shi)場(chang)(chang)對(dui)衛星(xing)激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)的(de)商業(ye)化前景看好。以(yi)衛星(xing)激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)企業(ye)「氦星(xing)光(guang)聯(lian)」為例，2023年4月，公司完成由(you)永(yong)徽資本(ben)領投(tou)(tou)，紫金港資本(ben)、創享投(tou)(tou)資、嘉興黑盒以(yi)及老(lao)股(gu)東東證(zheng)創新(xin)、杭州岙華聯(lian)合投(tou)(tou)資的(de)第五(wu)輪(lun)(lun)融資。公司已實(shi)現通(tong)信(xin)單元的(de)在軌驗(yan)證(zheng)。本(ben)輪(lun)(lun)融資距上一(yi)輪(lun)(lun)僅6個月，反映了(le)一(yi)級(ji)市(shi)場(chang)(chang)對(dui)該項目和技(ji)術的(de)認(ren)可。
什么是衛星激光通信？
衛星的通信(xin)方式(shi)主要可分為2種：使用電磁波(bo)進(jin)(jin)行通信(xin)，以及使用光進(jin)(jin)行通信(xin)。進(jin)(jin)一步細分，又可分為微波(bo)通信(xin)、太赫茲通信(xin)、激光通信(xin)和量子(zi)通信(xin)。
其中，太(tai)赫茲(zi)和(he)量(liang)子通信或者(zhe)(zhe)相(xiang)關(guan)技術仍(reng)不完善，或者(zhe)(zhe)器件的成熟度還未(wei)達到可工業使用的要(yao)求，目前距(ju)應用仍(reng)有較大距(ju)離(li)。
目前最成(cheng)熟(shu)的通(tong)信(xin)方式是微波通(tong)信(xin)。微波通(tong)信(xin)在器件、算(suan)法等(deng)各方面(mian)的發展都(dou)已經(jing)較為(wei)成(cheng)熟(shu)。但同(tong)時，微波通(tong)信(xin)也(ye)(ye)存在一些不足(zu)之處。一是長(chang)距離傳輸(shu)需(xu)要較高(gao)的功耗，傳輸(shu)速(su)率也(ye)(ye)會受到限制。二是由于星際環境復(fu)雜多變，微波通(tong)信(xin)需(xu)要申請特定的頻(pin)段，避免與相(xiang)鄰衛(wei)星通(tong)信(xin)頻(pin)率重(zhong)疊(die)，以防止信(xin)號干擾。
相對而言(yan)，激光(guang)通(tong)信(xin)技術日(ri)益成熟，在星間(jian)通(tong)信(xin)中的使用(yong)逐步增多。激光(guang)通(tong)信(xin)受益于地面的光(guang)纖通(tong)信(xin)對產(chan)業鏈的催化(hua)，其(qi)優勢為傳輸速率高、無頻段限制，且對其(qi)他任何(he)星間(jian)通(tong)信(xin)不(bu)會造成干擾。
衛星(xing)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)是(shi)利用(yong)(yong)(yong)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)作為信(xin)(xin)(xin)(xin)號載波(bo)，將語(yu)音和數據等信(xin)(xin)(xin)(xin)息調制到激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)上進行傳輸(shu)的(de)方式。區別(bie)于微波(bo)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)束在空(kong)間(jian)中充當信(xin)(xin)(xin)(xin)息的(de)傳輸(shu)載體。按照(zhao)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳輸(shu)環境(jing)的(de)不(bu)同，衛星(xing)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)分為兩類：一是(shi)真(zhen)空(kong)環境(jing)下(xia)的(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，即星(xing)間(jian)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，主要應用(yong)(yong)(yong)于真(zhen)空(kong)環境(jing)中的(de)設備，如(ru)衛星(xing)與衛星(xing)、飛船(chuan)、空(kong)間(jian)站(zhan)等之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)；二是(shi)在大氣環境(jing)下(xia)進行的(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，即星(xing)地激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)，這(zhe)種通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)技(ji)術應用(yong)(yong)(yong)比較廣泛，如(ru)用(yong)(yong)(yong)于衛星(xing)與地面、海上用(yong)(yong)(yong)戶(hu)及空(kong)中飛行器的(de)連(lian)接等。
衛(wei)星激光通(tong)信的核心(xin)技術要(yao)素包括關鍵組件、通(tong)信體制和對準捕獲方式。
其關鍵組件包(bao)括激光發(fa)射器、發(fa)射光學鏡頭、接(jie)收光學鏡頭、激光接(jie)收器、控制(zhi)硬件等。
空(kong)間激光通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)共有兩(liang)種最常用的通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)體制：相(xiang)(xiang)干通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)和(he)非(fei)相(xiang)(xiang)干通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)。目前，相(xiang)(xiang)干通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)和(he)非(fei)相(xiang)(xiang)干通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)都已在(zai)國際(ji)上(shang)完成在(zai)軌關(guan)鍵技術驗證(zheng)，并開(kai)始了(le)大(da)規模的組網建(jian)設(she)部署。相(xiang)(xiang)比之下，在(zai)工程應用場景中(zhong)，相(xiang)(xiang)干體制適(shi)用于(yu)鏈路(lu)距離較(jiao)遠(yuan)且速率(lv)較(jiao)高的情況，而非(fei)相(xiang)(xiang)干體制則(ze)適(shi)用于(yu)鏈路(lu)距離較(jiao)近且速率(lv)較(jiao)低的情況。
對準(zhun)捕(bu)獲方式包括(kuo)信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)和非信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)兩種。“信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)+信(xin)號(hao)光(guang)(guang)”捕(bu)獲方案是指激光(guang)(guang)通(tong)信(xin)終端使(shi)(shi)用單(dan)獨的信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)。通(tong)過使(shi)(shi)用較寬的信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)束按照一定的掃描方式對不確定區域進(jin)行(xing)掃描。終端使(shi)(shi)用大視場的捕(bu)獲探(tan)測器來監測接(jie)收信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)的質心位置，以實現(xian)對信(xin)標(biao)(biao)光(guang)(guang)的捕(bu)獲和跟(gen)蹤，進(jin)而(er)將信(xin)號(hao)光(guang)(guang)引導至跟(gen)蹤探(tan)測器接(jie)收視場，進(jin)行(xing)精確跟(gen)蹤，最終實現(xian)激光(guang)(guang)建立通(tong)信(xin)鏈(lian)路。
“非信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)”捕獲方案則是指在工作過程中不使(shi)用(yong)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)，直接(jie)使(shi)用(yong)信(xin)(xin)號光(guang)(guang)(guang)進行掃描，并(bing)通過對信(xin)(xin)號光(guang)(guang)(guang)進行分光(guang)(guang)(guang)，實現光(guang)(guang)(guang)通信(xin)(xin)終端之間的捕獲和跟蹤功能。
非信標光對準示意圖
來源：武(wu)鳳等(deng)《基于空間成像的衛星光通信(xin)雙向捕(bu)獲(huo)技術》
衛(wei)星激光通信的(de)技術優勢和(he)亟待突破的(de)瓶頸
優(you)勢方面(mian)，衛星(xing)激光通(tong)信(xin)采(cai)用高頻率激光作為載(zai)體(ti)，具(ju)有以(yi)下(xia)特(te)點：
通(tong)信(xin)速率高：傳統(tong)微波通(tong)信(xin)載波頻(pin)率在幾GHz到幾十(shi)GHz范圍(wei)內，而激(ji)光載波頻(pin)率具有數百(bai)THz量級，比微波高 3~5個數量級，可攜(xie)帶更多信(xin)息，加上波分復用等手段，未來可以以Tbps速率傳輸(shu)信(xin)息。
抗(kang)(kang)干擾(rao)能力(li)強：激光具有較窄的發散角，指向性(xing)好(hao)，沒有衛星電磁頻(pin)譜(pu)資源限(xian)制(zhi)約束(shu)（因此無(wu)需(xu)申(shen)請空間頻(pin)率使(shi)用許可證），通信過程中不易受外界干擾(rao)，抗(kang)(kang)干擾(rao)能力(li)強。
保密性(xing)好：衛(wei)星激(ji)光通信波(bo)(bo)譜使用0.8~1.55μm波(bo)(bo)段，屬于不可見光，通信時不易(yi)被(bei)發現。而激(ji)光發散角小，束寬極(ji)窄，在空間中不易(yi)被(bei)捕獲，保證了激(ji)光通信所需的安全性(xing)和可靠(kao)性(xing)。
輕(qing)量化(hua)：激光(guang)波(bo)長(chang)比微波(bo)波(bo)長(chang)小3~5個數量級，激光(guang)通信系統所需的(de)收發光(guang)學天線、發射(she)與接(jie)收部(bu)件等器件與微波(bo)所需器件相比，尺(chi)寸小，重(zhong)量輕(qing)，可(ke)滿(man)足空間衛星通信對(dui)星上(shang)有效載荷小型化(hua)、輕(qing)量化(hua)、低功耗的(de)要求(qiu)。
節省建(jian)設成本(ben)：通(tong)過(guo)激光通(tong)信建(jian)立星間(jian)激光鏈路，可以有效減少地面信關站的建(jian)設需求；同(tong)時有助(zhu)于數(shu)據(ju)流匯聚，進而(er)簡化衛星網絡結構，從而(er)多方面節省建(jian)設成本(ben)。
瓶頸方面，激光通信技(ji)術也(ye)面臨著亟待突破之處：
接收機(ji)(ji)(ji)和發射(she)機(ji)(ji)(ji)之間的(de)瞄準(zhun)系統(tong)復雜：衛星激光(guang)通(tong)信發散角小，需(xu)要光(guang)學(xue)系統(tong)以(yi)及高(gao)精度的(de)跟(gen)瞄輔助(zhu)機(ji)(ji)(ji)制完成建鏈(lian)。尤其是接收機(ji)(ji)(ji)和發射(she)機(ji)(ji)(ji)之間的(de)瞄準(zhun)非常(chang)困難。空(kong)間光(guang)通(tong)信系統(tong)要完成遠距(ju)(ju)離(li)衛星間光(guang)信號的(de)發射(she)與接收，必(bi)須進行遠距(ju)(ju)離(li)衛星間或者(zhe)(zhe)空(kong)間站間目標的(de)捕獲與跟(gen)蹤，前者(zhe)(zhe)依賴于激光(guang)通(tong)信系統(tong)，后者(zhe)(zhe)取(qu)決于光(guang)學(xue)跟(gen)瞄系統(tong)（PAT）。
發射(she)天(tian)線(xian)(xian)和接收(shou)天(tian)線(xian)(xian)的(de)效率、精(jing)度(du)、體積、重(zhong)量(liang)和成(cheng)本的(de)平衡難度(du)較高：出(chu)于獲取(qu)最小光斑的(de)需求，發射(she)天(tian)線(xian)(xian)可以設計成(cheng)接近(jin)衍射(she)極限，但(dan)同時(shi)給精(jing)確(que)對準帶來了困難。為了接收(shou)更多(duo)的(de)能量(liang)信號，接收(shou)天(tian)線(xian)(xian)直徑越大(da)越好，但(dan)這會增加系統(tong)的(de)體積、重(zhong)量(liang)和成(cheng)本。提高接收(shou)靈敏度(du)十分重(zhong)要。
遠距離(li)傳(chuan)輸容(rong)易出現信(xin)(xin)(xin)號(hao)衰(shuai)弱(ruo)和延(yan)時(shi)等問題：衛星(xing)距離(li)地(di)面的(de)(de)(de)高度(du)介于600千米~3.6萬千米。激光(guang)(guang)通信(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)實用化，仍面臨較大(da)挑(tiao)戰。尤其是(shi)環境對(dui)激光(guang)(guang)通信(xin)(xin)(xin)信(xin)(xin)(xin)號(hao)會有較大(da)干擾(rao)(rao)。雖然激光(guang)(guang)通信(xin)(xin)(xin)不受電磁干擾(rao)(rao)，但大(da)氣中的(de)(de)(de)氣體分子(zi)、水(shui)霧、霾等與激光(guang)(guang)波(bo)長相近的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)會引起光(guang)(guang)的(de)(de)(de)吸(xi)收和散射，極(ji)大(da)地(di)妨礙、吸(xi)收光(guang)(guang)波(bo)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸；同(tong)時(shi)，大(da)氣湍流也會嚴(yan)重地(di)影響到信(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)接收。
全(quan)球衛星(xing)激光通信發展概況
近年來(lai)，由于星座網絡的(de)戰略重要性日益(yi)凸顯，衛星激光(guang)通信開始吸引(yin)大眾的(de)視線，并且(qie)呈加速發展態勢，成為大國間博(bo)弈的(de)熱點。
美國
2015年以來，美(mei)國已開(kai)展多項衛星(xing)激光通信驗(yan)證、演示(shi)計劃和產業應用，在該領域的技術發(fa)展走(zou)在全球(qiu)前列。
SpaceX 2015年宣布開始布局 “星(xing)鏈(lian)”項目(mu)；2019年，正(zheng)式將首(shou)批60顆衛星(xing)發(fa)送入軌道，在星(xing)間采用(yong)衛星(xing)光(guang)(guang)通信(xin)技術(shu)。大規模(mo)的衛星(xing)激光(guang)(guang)通信(xin)技術(shu)得到采用(yong)，使衛星(xing)激光(guang)(guang)通信(xin)正(zheng)式向(xiang)產業化方向(xiang)發(fa)展(zhan)。
美(mei)國Optical Communication and Sensor Demonstration（OCSD）衛(wei)星(xing)(xing)驗證了微小衛(wei)星(xing)(xing)可以通(tong)(tong)過激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)鏈路(lu)實(shi)現(xian)高(gao)速(su)率(lv)星(xing)(xing)地通(tong)(tong)信，打破了此前對激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)通(tong)(tong)信在體積(ji)和質量(liang)上的(de)限制(zhi)。OCSD-A星(xing)(xing)于(yu)2015年10月發(fa)射，OCSD-B/C星(xing)(xing)于(yu)2017年11月發(fa)射，分別驗證了衛(wei)星(xing)(xing)對地面空間(jian)(jian)站可以通(tong)(tong)過激光星(xing)(xing)間(jian)(jian)鏈路(lu)實(shi)現(xian)較(jiao)高(gao)的(de)通(tong)(tong)信速(su)率(lv)。
類(lei)似地(di)，麻省理(li)工(gong)學院、佛羅(luo)里達大學和美國航(hang)空航(hang)天局(ju)埃(ai)姆斯研究中心(xin)聯合(he)研制(zhi)的立方衛星激光紅外連接CLICK系統也用(yong)于(yu)驗證星間(jian)、星地(di)激光通信(xin)。CLICK系統可以展示低SWaP激光終(zhong)端(duan)，能夠進行(xing)(xing)全雙工(gong)高數據速率下行(xing)(xing)和星間(jian)連接，以提高精(jing)確測(ce)距(ju)和時間(jian)同步。
2022年(nian)5月，搭(da)載太字節紅外傳(chuan)輸器(qi)（TeraByte InfraRed Delivery，TBIRD）的小型立(li)方體衛星通過光(guang)通信鏈(lian)路(lu)與加利福(fu)尼(ni)亞(ya)州的地面接收器(qi)以(yi)高達100Gbps的速率傳(chuan)輸了(le)TB級(ji)數(shu)據，較傳(chuan)統上(shang)用于衛星通信的射頻(pin)鏈(lian)路(lu)高1000多(duo)倍(bei)，也是截至(zhi)目前從空間到(dao)地面的激光(guang)鏈(lian)路(lu)所能達到(dao)的最高數(shu)據速率。
2023年6月，美國NASA宣布其(qi)首個(ge)雙向(xiang)激(ji)光中(zhong)繼(ji)系統演示(shi)項(xiang)目（LCRD）完成第一(yi)年在軌實驗。LCRD將連續兩年在運(yun)行環境(jing)中(zhong)進行高數據速率激(ji)光通信，演示(shi)激(ji)光通信如何(he)滿足NASA對更高數據速率的(de)不斷增長的(de)需求。同時(shi)，LCRD的(de)架構將允許它(ta)作為空間中(zhong)的(de)測試平臺，用于(yu)開(kai)發額外的(de)符號編碼、鏈路和(he)網絡層協議等。NASA相關負責人認(ren)為該技(ji)術可(ke)能將成為從太(tai)空發送和(he)接收數據的(de)未(wei)來技(ji)術手段。
此外(wai)(wai)，NASA 2022年還推進了另一個深空光(guang)通信DSOC飛行演示。空間(jian)和地(di)面之間(jian)的(de)通信將在近紅外(wai)(wai)區域使用先進的(de)激光(guang)器，在尋求在不增加質量、體積或功率的(de)情況下(xia)，將通信性能提高10~100倍。
歐洲
歐(ou)洲在衛星中繼(ji)領(ling)域已有(you)成熟的激(ji)光(guang)通信(xin)應用。
歐洲數據中(zhong)繼(ji)(ji)系統EDRS基(ji)于GEO衛星平臺建立(li)的(de)衛星中(zhong)繼(ji)(ji)平臺，搭(da)載(zai)(zai)了(le)激光和Ka兩種模式的(de)通(tong)信(xin)載(zai)(zai)荷(he)，通(tong)過該終端載(zai)(zai)荷(he)連(lian)接低(di)軌到高軌和高軌到地(di)面的(de)通(tong)信(xin)，可(ke)以為低(di)軌衛星用戶、航空用戶、無人機用戶和地(di)面終端設備提(ti)供(gong)中(zhong)繼(ji)(ji)服務，其通(tong)信(xin)距離為4.5萬千米。
2016年(nian)(nian)6月，EDRS-A采(cai)用了(le)星(xing)(xing)(xing)間激光(guang)(guang)(guang)通信，信息速(su)率(lv)為600Mbps，每天(tian)為40顆低高軌衛星(xing)(xing)(xing)提供中(zhong)繼(ji)服務。2019年(nian)(nian)8月，EDRS-C成功(gong)發(fa)射到地(di)球靜(jing)止軌道(dao)運(yun)行，其激光(guang)(guang)(guang)星(xing)(xing)(xing)間鏈路的(de)(de)實(shi)現終(zhong)(zhong)端(duan)架設(she)于SmallGEO開發(fa)的(de)(de)平臺上。預計于2025年(nian)(nian)補充的(de)(de)第三顆衛星(xing)(xing)(xing)EDRS-D的(de)(de)有效(xiao)載荷(he)將由三個(ge)下(xia)一(yi)代激光(guang)(guang)(guang)通信終(zhong)(zhong)端(duan)組成，以(yi)允許EDRS-D與多顆衛星(xing)(xing)(xing)同時通信。它將包含三組激光(guang)(guang)(guang)終(zhong)(zhong)端(duan)，預計實(shi)現高達8萬千米的(de)(de)傳輸距離，可(ke)將亞太地(di)區數(shu)據傳到歐洲以(yi)實(shi)現全球數(shu)據中(zhong)繼(ji)服務。
德(de)國TESAT公司推(tui)出(chu)了一系列激光(guang)終端可以適(shi)應多任務需求。對于近地軌道任務，TESAT推(tui)出(chu)了SmartLCT終端，它可以部署(shu)在更小、更輕的(de)衛星上，從而(er)節省大量(liang)的(de)質量(liang)和空間。SmartLCT的(de)數據傳輸距離長達4.5萬千米，同時可提供1.8Gbps的(de)高速數據傳輸，僅重約30kg。
在小衛星領域，TESAT的(de)(de)(de)激光產品系列提供小質(zhi)量的(de)(de)(de)TOSIRIS和(he)CubeLCT。它們分別以(yi)10Gbps或(huo)100Mbps的(de)(de)(de)速度傳輸對地(di)數(shu)據(ju)，其中TOSIRIS僅重8kg。通(tong)過激光終端構建地(di)球(qiu)數(shu)據(ju)骨干(gan)網，TESAT可以(yi)實現近乎實時(shi)的(de)(de)(de)全球(qiu)數(shu)據(ju)傳輸。
德國Mynaric公司(si)推出CONDOR Mk3激(ji)光(guang)終(zhong)端，可(ke)提供在7500千米距離上達到10Gbps的(de)通信(xin)速率(lv)。終(zhong)端設計壽命7年(nian)，較上一代產(chan)品(pin)的(de)通信(xin)能力有大幅提升。
中國
我國空間激(ji)光(guang)(guang)通(tong)信(xin)技(ji)術的研(yan)(yan)究工(gong)作開始于(yu)20世(shi)紀90年代，主要研(yan)(yan)究衛(wei)星(xing)激(ji)光(guang)(guang)通(tong)信(xin)整(zheng)機研(yan)(yan)制，高(gao)精度光(guang)(guang)學天(tian)線和(he)跟瞄系(xi)統(tong)優化，激(ji)光(guang)(guang)器(qi)、光(guang)(guang)放(fang)大(da)器(qi)和(he)探(tan)測(ce)器(qi)等(deng)核心器(qi)件服務質量提高(gao)和(he)模塊化定制等(deng)技(ji)術難(nan)點(dian)。
作為國內第一次(ci)星(xing)地激光通信(xin)在(zai)軌(gui)技術試驗，“海洋(yang)二號”衛星(xing)于2011年成功入軌(gui)，通過(guo)非相干通信(xin)，可(ke)以實現(xian)2000千米距(ju)離星(xing)地通信(xin)，最高通信(xin)速率可(ke)達(da)504Mbps。
在此之后(hou)，“墨子(zi)號”量子(zi)衛(wei)星(xing)于2016年成功發射(she)，通(tong)過(guo)相(xiang)干調制方式實現了(le)5.12Gbps的(de)激光通(tong)信(xin)速率，能(neng)夠支持(chi)具備高維圖像和(he)視頻信(xin)息的(de)加密(mi)傳輸(shu)。
2016年，“天宮(gong)二號”與新疆南山地面站成功實現了激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)實驗， 其(qi)激(ji)光(guang)終端的數據下(xia)行速率為(wei)1.6Gbps。該載荷(he)也首次實現了白(bai)晝(zhou)激(ji)光(guang)通(tong)信(xin)，其(qi)載荷(he)跟蹤能力(li)在(zai)白(bai)晝(zhou)時與夜晚情況接近(jin)。
2017年(nian)，“實(shi)踐(jian)十三號”衛星實(shi)現全球(qiu)第一次(ci)同步軌道衛星與地(di)面的(de)雙向高速激光(guang)通信(xin)，通信(xin)速率最(zui)(zui)高可達(da)5Gbps，通信(xin)距離最(zui)(zui)高可以支持4.5萬(wan)千米，刷新了當(dang)時國際(ji)高軌星地(di)激光(guang)最(zui)(zui)高通信(xin)數據率。
2020年，“實踐二十號”衛星與麗(li)江地面(mian)站(zhan)成功(gong)建(jian)立激(ji)光通(tong)信鏈(lian)路，實現從衛星到地面(mian)站(zhan)最高10Gbps的(de)下行(xing)傳(chuan)輸速率，其他關(guan)鍵(jian)指(zhi)標(biao)也(ye)已經對(dui)齊國際先進標(biao)準。
2023年(nian)6月(yue)，中(zhong)國科學院空天(tian)信(xin)息創新(xin)研(yan)究院利(li)用(yong)自主(zhu)研(yan)制的500毫米口徑(jing)激(ji)(ji)光通(tong)信(xin)地面(mian)系統，與長光衛星技(ji)術股份有限公司所(suo)屬吉林一號MF02A04星成功開展星地激(ji)(ji)光通(tong)信(xin)試驗，通(tong)信(xin)速率達到10Gbps，所(suo)獲衛星載荷數據質量(liang)良(liang)好(hao)，可滿(man)足高標準業務化(hua)應用(yong)需求(qiu)。
可以看(kan)出，中國在衛星激(ji)光通信領域的技(ji)術發展已與歐洲相當，但(dan)落(luo)后于(yu)美(mei)國。
衛星激光通信未來前景展(zhan)望(wang)
衛星(xing)激光通信已(yi)顯(xian)示出應用場景(jing)廣泛、市場潛力巨(ju)大的樂觀前景(jing)。
應用場景(jing)方面，除了在(zai)軍事(shi)通(tong)信領域作用重(zhong)大，可以建(jian)立軍事(shi)通(tong)信網絡，實現遠程通(tong)信和機密(mi)通(tong)信等以外。在(zai)如下民用領域衛星激光(guang)通(tong)信開始顯現出良好的應用潛力：
互(hu)(hu)聯網(wang)(wang)通信(xin)：可支持建立全球范圍的互(hu)(hu)聯網(wang)(wang)通信(xin)網(wang)(wang)絡，為各種應用提供高速的互(hu)(hu)聯網(wang)(wang)接入服務
海(hai)洋(yang)通(tong)信(xin)(xin)：可在(zai)海(hai)洋(yang)上(shang)建(jian)立通(tong)信(xin)(xin)網(wang)絡，為海(hai)上(shang)作(zuo)業、船舶通(tong)信(xin)(xin)等(deng)提供穩定的通(tong)信(xin)(xin)服務
天文(wen)觀(guan)(guan)測：能用(yong)于(yu)天文(wen)觀(guan)(guan)測，通過在地球(qiu)表面搭建多個觀(guan)(guan)測站，利用(yong)激光光束與衛星進(jin)行(xing)通信(xin)，實現空間天文(wen)學(xue)的觀(guan)(guan)測和研究
應(ying)急(ji)通信：可在(zai)抗震救(jiu)災、突發事件等緊(jin)急(ji)情況下(xia)，彌補移動通信受(shou)損等不(bu)足
市場前景方面，根據太(tai)平洋證券預測，我國2027年衛(wei)星激光通信終端市場規(gui)模將(jiang)達(da)到(dao)130.38億元(yuan)，2024-2027年間CAGR將(jiang)達(da)68.4%。
2024-2027年中國衛星激光通信終端市(shi)場規模(mo)預測（億元(yuan)）
來(lai)源：太(tai)平洋證(zheng)券
