隨著數(shu)以(yi)千計的衛星(xing)(xing)被(bei)送入軌道，衛星(xing)(xing)激光(guang)通(tong)信技術日益受到重視(shi)，被(bei)視(shi)為一項關鍵使能技術。業界認為其結合了無線電通(tong)信和光(guang)纖(xian)通(tong)信的優點，具有帶寬高(gao)、傳(chuan)輸快(kuai)速便捷以(yi)及成本低等優勢，是解決信息傳(chuan)輸“最后一千米”的最佳(jia)選(xuan)擇。
近年來(lai)，我國(guo)衛(wei)星激光通信迎來(lai)快速(su)發展：一方面(mian)，衛(wei)星激光通信試驗(yan)取得重大突破(po)。2020年，“實踐(jian)二(er)十號”衛(wei)星與麗江地面(mian)站成(cheng)功建(jian)立激光通信鏈路，實現從(cong)衛(wei)星到地面(mian)站最高10Gbps的下行傳輸(shu)速(su)率，其(qi)他關鍵(jian)指標(biao)(biao)也已經對齊國(guo)際先進(jin)標(biao)(biao)準。
另(ling)一(yi)方面，資(zi)(zi)本市(shi)場對衛星激(ji)(ji)光(guang)通(tong)信的(de)商業化前(qian)景看好。以衛星激(ji)(ji)光(guang)通(tong)信企業「氦星光(guang)聯(lian)(lian)」為例，2023年4月(yue)，公司完成由永徽資(zi)(zi)本領投，紫金(jin)港資(zi)(zi)本、創享投資(zi)(zi)、嘉興黑盒以及老股東東證創新、杭州岙華聯(lian)(lian)合投資(zi)(zi)的(de)第五輪融資(zi)(zi)。公司已實現通(tong)信單元的(de)在軌驗證。本輪融資(zi)(zi)距上一(yi)輪僅6個月(yue)，反(fan)映了一(yi)級市(shi)場對該項目和技術的(de)認(ren)可。
什么是衛星激光通信？
衛星的(de)通信(xin)方式主要可(ke)分(fen)為2種：使用電磁(ci)波進(jin)行(xing)通信(xin)，以(yi)及使用光進(jin)行(xing)通信(xin)。進(jin)一(yi)步細分(fen)，又可(ke)分(fen)為微波通信(xin)、太赫茲(zi)通信(xin)、激(ji)光通信(xin)和量(liang)子通信(xin)。
其中，太赫茲和(he)量子通信(xin)或者相關技術仍(reng)不完善，或者器件的成熟(shu)度還未達到可工業(ye)使用的要求，目前(qian)距(ju)應用仍(reng)有(you)較(jiao)大距(ju)離。
目前最成熟的(de)通(tong)(tong)(tong)信(xin)方式是(shi)微(wei)波(bo)(bo)通(tong)(tong)(tong)信(xin)。微(wei)波(bo)(bo)通(tong)(tong)(tong)信(xin)在(zai)器件(jian)、算法等各方面的(de)發展都已經(jing)較為成熟。但同時，微(wei)波(bo)(bo)通(tong)(tong)(tong)信(xin)也存在(zai)一些不足之處(chu)。一是(shi)長距離傳(chuan)輸需(xu)要(yao)較高的(de)功耗，傳(chuan)輸速(su)率也會受到限制。二(er)是(shi)由(you)于星(xing)際(ji)環境復雜(za)多變，微(wei)波(bo)(bo)通(tong)(tong)(tong)信(xin)需(xu)要(yao)申請特定的(de)頻段(duan)，避(bi)免(mian)與相鄰衛星(xing)通(tong)(tong)(tong)信(xin)頻率重疊，以防止信(xin)號干擾。
相對而(er)言，激光通信技術日(ri)益(yi)成(cheng)熟，在(zai)星(xing)間(jian)通信中的(de)使(shi)用逐(zhu)步增多。激光通信受益(yi)于地面的(de)光纖通信對產(chan)業(ye)鏈的(de)催化，其優勢(shi)為傳(chuan)輸(shu)速率高、無頻段限制，且對其他任何星(xing)間(jian)通信不(bu)會造成(cheng)干擾。
衛星(xing)(xing)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)是(shi)利用(yong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作為信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號載(zai)波，將語音和數(shu)據等信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息調制(zhi)到激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)上進行傳(chuan)輸(shu)的方式。區別于(yu)微(wei)波通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)束在空間(jian)中充當信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息的傳(chuan)輸(shu)載(zai)體(ti)。按照激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)輸(shu)環(huan)境的不同，衛星(xing)(xing)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)分為兩(liang)類：一是(shi)真空環(huan)境下(xia)的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)，即星(xing)(xing)間(jian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)，主要應(ying)用(yong)于(yu)真空環(huan)境中的設(she)備(bei)，如衛星(xing)(xing)與衛星(xing)(xing)、飛(fei)船、空間(jian)站等之間(jian)的通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)；二是(shi)在大氣環(huan)境下(xia)進行的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)，即星(xing)(xing)地激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)，這(zhe)種通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)比較廣(guang)泛，如用(yong)于(yu)衛星(xing)(xing)與地面、海上用(yong)戶(hu)及空中飛(fei)行器的連接等。
衛(wei)星激光通信的核心(xin)技術要素包括(kuo)關鍵(jian)組件、通信體制和(he)對(dui)準捕(bu)獲方式。
其關鍵組件包括激(ji)光(guang)發射器(qi)、發射光(guang)學鏡頭(tou)(tou)、接收光(guang)學鏡頭(tou)(tou)、激(ji)光(guang)接收器(qi)、控制硬件等。
空間(jian)激光通(tong)(tong)信共(gong)有兩種最常用(yong)的(de)通(tong)(tong)信體制(zhi)：相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信和非相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信。目前，相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信和非相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)通(tong)(tong)信都已在國際上完成在軌關(guan)鍵技術(shu)驗證，并開始(shi)了(le)大規模的(de)組網建設部署。相(xiang)(xiang)比之下，在工程應用(yong)場(chang)景中，相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)體制(zhi)適(shi)用(yong)于(yu)鏈路距離較遠且速率(lv)(lv)較高的(de)情況，而非相(xiang)(xiang)干(gan)(gan)體制(zhi)則適(shi)用(yong)于(yu)鏈路距離較近且速率(lv)(lv)較低的(de)情況。
對(dui)準捕獲(huo)(huo)方(fang)式包括(kuo)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)和非信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)兩(liang)種。“信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)+信(xin)(xin)號光(guang)(guang)(guang)”捕獲(huo)(huo)方(fang)案是指(zhi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)通信(xin)(xin)終端使(shi)用(yong)單獨(du)的(de)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)。通過(guo)使(shi)用(yong)較(jiao)寬的(de)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)束按照一定的(de)掃描方(fang)式對(dui)不確(que)定區域(yu)進(jin)行掃描。終端使(shi)用(yong)大視場的(de)捕獲(huo)(huo)探測器來監測接收(shou)(shou)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)的(de)質心位置，以實(shi)現(xian)對(dui)信(xin)(xin)標光(guang)(guang)(guang)的(de)捕獲(huo)(huo)和跟(gen)蹤，進(jin)而(er)將信(xin)(xin)號光(guang)(guang)(guang)引(yin)導至跟(gen)蹤探測器接收(shou)(shou)視場，進(jin)行精確(que)跟(gen)蹤，最終實(shi)現(xian)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)建立通信(xin)(xin)鏈路。
“非(fei)信標光(guang)”捕(bu)(bu)獲方案則(ze)是指(zhi)在工(gong)作過(guo)程中(zhong)不使用(yong)信標光(guang)，直接使用(yong)信號(hao)光(guang)進行掃描(miao)，并通(tong)過(guo)對信號(hao)光(guang)進行分光(guang)，實現光(guang)通(tong)信終端之間(jian)的捕(bu)(bu)獲和(he)跟蹤功能。
非信標光對準示意圖
來(lai)源：武鳳等《基于(yu)空間成像的衛星光通信雙向捕(bu)獲(huo)技(ji)術》
衛星激光通信的(de)技術優勢和亟(ji)待突破的(de)瓶頸
優勢方面(mian)，衛星激光(guang)通信采(cai)用高頻率激光(guang)作為載體(ti)，具有以下特點：
通信速(su)率高：傳統微波通信載波頻率在(zai)幾(ji)GHz到幾(ji)十GHz范圍內，而激光載波頻率具有數(shu)百THz量(liang)級(ji)，比微波高 3~5個數(shu)量(liang)級(ji)，可攜帶更多(duo)信息，加上波分(fen)復用等手段，未來(lai)可以(yi)以(yi)Tbps速(su)率傳輸信息。
抗干擾能力強(qiang)：激光具有(you)較窄的發散角(jiao)，指向(xiang)性好(hao)，沒有(you)衛星電磁頻譜資源限制約束(shu)（因此無需申請空(kong)間(jian)頻率使用許可證），通信過(guo)程中不易受(shou)外界干擾，抗干擾能力強(qiang)。
保密(mi)性(xing)好(hao)：衛星(xing)激(ji)光通信(xin)(xin)波(bo)譜使用0.8~1.55μm波(bo)段，屬(shu)于不(bu)(bu)可(ke)(ke)見(jian)光，通信(xin)(xin)時不(bu)(bu)易被發現。而激(ji)光發散角小(xiao)，束寬極窄，在(zai)空間中不(bu)(bu)易被捕獲，保證了激(ji)光通信(xin)(xin)所需的安(an)全(quan)性(xing)和可(ke)(ke)靠性(xing)。
輕量(liang)(liang)化(hua)：激(ji)光波(bo)(bo)長比(bi)微波(bo)(bo)波(bo)(bo)長小3~5個數(shu)量(liang)(liang)級(ji)，激(ji)光通信系(xi)統所(suo)需的收發(fa)光學(xue)天線、發(fa)射與接收部件等器件與微波(bo)(bo)所(suo)需器件相比(bi)，尺寸(cun)小，重量(liang)(liang)輕，可滿足空間(jian)衛星(xing)通信對星(xing)上有效載荷(he)小型化(hua)、輕量(liang)(liang)化(hua)、低功耗的要求。
節(jie)省建(jian)設成本：通過激光(guang)(guang)通信建(jian)立星間激光(guang)(guang)鏈路，可(ke)以有(you)效減少地(di)面(mian)信關(guan)站的建(jian)設需(xu)求；同時(shi)有(you)助于(yu)數據流匯聚(ju)，進而(er)(er)簡化衛(wei)星網絡結構，從而(er)(er)多方面(mian)節(jie)省建(jian)設成本。
瓶頸方面，激(ji)光通信技術(shu)也面臨著亟待突破之處：
接(jie)(jie)收機和發(fa)(fa)(fa)射機之間的(de)(de)瞄(miao)準系(xi)統(tong)(tong)復雜：衛星(xing)激光(guang)通(tong)信(xin)發(fa)(fa)(fa)散角小，需要(yao)光(guang)學(xue)系(xi)統(tong)(tong)以(yi)及高精(jing)度(du)的(de)(de)跟瞄(miao)輔助(zhu)機制(zhi)完成(cheng)建鏈。尤(you)其是接(jie)(jie)收機和發(fa)(fa)(fa)射機之間的(de)(de)瞄(miao)準非常困難。空間光(guang)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)(tong)要(yao)完成(cheng)遠(yuan)距(ju)離(li)衛星(xing)間光(guang)信(xin)號的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)射與接(jie)(jie)收，必須(xu)進行(xing)遠(yuan)距(ju)離(li)衛星(xing)間或者(zhe)空間站間目標(biao)的(de)(de)捕獲(huo)與跟蹤，前者(zhe)依賴于(yu)激光(guang)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)(tong)，后者(zhe)取決于(yu)光(guang)學(xue)跟瞄(miao)系(xi)統(tong)(tong)（PAT）。
發(fa)(fa)射天(tian)線(xian)和接(jie)收天(tian)線(xian)的(de)效率、精(jing)度、體積、重(zhong)量(liang)(liang)和成本(ben)的(de)平(ping)衡難(nan)度較高：出于獲取最(zui)小光(guang)斑的(de)需(xu)求，發(fa)(fa)射天(tian)線(xian)可(ke)以設計成接(jie)近(jin)衍射極限，但(dan)同時(shi)給精(jing)確對準帶來了困難(nan)。為了接(jie)收更(geng)多的(de)能(neng)量(liang)(liang)信號，接(jie)收天(tian)線(xian)直徑(jing)越(yue)大越(yue)好，但(dan)這會(hui)增加系統的(de)體積、重(zhong)量(liang)(liang)和成本(ben)。提高接(jie)收靈敏度十分重(zhong)要。
遠距(ju)離傳輸容(rong)易出(chu)現信(xin)(xin)號(hao)衰(shuai)弱和延(yan)時(shi)(shi)等問題：衛星距(ju)離地(di)面的(de)(de)高度介于(yu)600千(qian)米~3.6萬千(qian)米。激光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)的(de)(de)實用化，仍面臨(lin)較(jiao)大(da)挑戰。尤其是環境對激光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)信(xin)(xin)號(hao)會(hui)有較(jiao)大(da)干擾(rao)。雖然(ran)激光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)不受電磁干擾(rao)，但(dan)大(da)氣中的(de)(de)氣體(ti)分子、水霧、霾(mai)等與激光(guang)(guang)波長相近(jin)的(de)(de)粒子會(hui)引起光(guang)(guang)的(de)(de)吸(xi)收(shou)和散射(she)，極大(da)地(di)妨礙、吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)波的(de)(de)傳輸；同時(shi)(shi)，大(da)氣湍流也會(hui)嚴重地(di)影響(xiang)到(dao)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)接收(shou)。
全球(qiu)衛(wei)星激(ji)光通(tong)信發展(zhan)概況
近年來(lai)，由(you)于星座網(wang)絡的(de)戰略重要性日益凸顯(xian)，衛星激光通(tong)信開始吸(xi)引大眾(zhong)的(de)視線，并且呈加速發展(zhan)態勢，成為大國間博(bo)弈的(de)熱點。
美國
2015年以來，美國已開(kai)展多項衛星激光(guang)通信驗證、演示計劃和產業應用，在(zai)該領(ling)域的技術(shu)發(fa)展走在(zai)全(quan)球(qiu)前列。
SpaceX 2015年宣布開始布局 “星(xing)(xing)鏈(lian)”項目；2019年，正(zheng)式(shi)(shi)將首(shou)批60顆衛星(xing)(xing)發(fa)送入軌道，在(zai)星(xing)(xing)間采用(yong)衛星(xing)(xing)光通信技術(shu)(shu)。大規模(mo)的衛星(xing)(xing)激光通信技術(shu)(shu)得到采用(yong)，使衛星(xing)(xing)激光通信正(zheng)式(shi)(shi)向(xiang)(xiang)產業化(hua)方向(xiang)(xiang)發(fa)展。
美國Optical Communication and Sensor Demonstration（OCSD）衛星(xing)(xing)驗(yan)證(zheng)了微小衛星(xing)(xing)可以通(tong)過激光(guang)星(xing)(xing)間鏈路(lu)實現高速率星(xing)(xing)地通(tong)信(xin)，打破了此前(qian)對激光(guang)星(xing)(xing)間通(tong)信(xin)在(zai)體(ti)積和質(zhi)量上的限制。OCSD-A星(xing)(xing)于2015年(nian)10月(yue)發射(she)，OCSD-B/C星(xing)(xing)于2017年(nian)11月(yue)發射(she)，分別驗(yan)證(zheng)了衛星(xing)(xing)對地面空間站可以通(tong)過激光(guang)星(xing)(xing)間鏈路(lu)實現較高的通(tong)信(xin)速率。
類似(si)地，麻省理工學院、佛羅里達大學和美國航(hang)空航(hang)天局埃姆斯研(yan)究中心聯合(he)研(yan)制的立方(fang)衛(wei)星激光(guang)紅(hong)外(wai)連接CLICK系統也用于驗證星間、星地激光(guang)通(tong)信。CLICK系統可以(yi)展示低SWaP激光(guang)終端，能夠進(jin)行全雙工高數據速率下(xia)行和星間連接，以(yi)提(ti)高精(jing)確測距和時間同步。
2022年(nian)5月，搭載太字節紅(hong)外傳輸器(qi)（TeraByte InfraRed Delivery，TBIRD）的(de)(de)(de)小型立方(fang)體衛星通(tong)過光通(tong)信(xin)鏈(lian)路(lu)與加利福尼亞(ya)州的(de)(de)(de)地面(mian)接收(shou)器(qi)以(yi)高(gao)達100Gbps的(de)(de)(de)速率傳輸了TB級數據，較傳統上用于衛星通(tong)信(xin)的(de)(de)(de)射頻(pin)鏈(lian)路(lu)高(gao)1000多(duo)倍，也是(shi)截至目(mu)前(qian)從空間(jian)到(dao)地面(mian)的(de)(de)(de)激(ji)光鏈(lian)路(lu)所能達到(dao)的(de)(de)(de)最高(gao)數據速率。
2023年(nian)6月，美國(guo)NASA宣布其(qi)首個雙向激(ji)光中繼系(xi)統演示項目（LCRD）完(wan)成第一(yi)年(nian)在軌(gui)實驗。LCRD將連續兩(liang)年(nian)在運行環境中進行高數據(ju)速率激(ji)光通信(xin)，演示激(ji)光通信(xin)如何滿足(zu)NASA對(dui)更高數據(ju)速率的(de)(de)不斷增長的(de)(de)需求。同時，LCRD的(de)(de)架構將允許它作為空間(jian)中的(de)(de)測(ce)試(shi)平臺，用于開發(fa)額(e)外的(de)(de)符號編碼(ma)、鏈路和網絡(luo)層協議等(deng)。NASA相關負責人認為該技術(shu)可能將成為從(cong)太空發(fa)送和接收數據(ju)的(de)(de)未來技術(shu)手段。
此(ci)外，NASA 2022年還推進(jin)了另一個深(shen)空光(guang)通信DSOC飛(fei)行(xing)演(yan)示。空間和地面之間的(de)通信將在近紅外區域使用先(xian)進(jin)的(de)激光(guang)器，在尋求在不增加質量(liang)、體積或功率(lv)的(de)情(qing)況下，將通信性能提(ti)高10~100倍。
歐洲
歐洲在衛星中繼領(ling)域已有成熟(shu)的(de)激光通信應用。
歐(ou)洲數據(ju)中(zhong)繼系統EDRS基于GEO衛星(xing)(xing)平臺建立的衛星(xing)(xing)中(zhong)繼平臺，搭(da)載(zai)了激(ji)光和Ka兩(liang)種模式的通(tong)(tong)信載(zai)荷(he)，通(tong)(tong)過該終端(duan)載(zai)荷(he)連接低(di)軌(gui)(gui)到(dao)(dao)高軌(gui)(gui)和高軌(gui)(gui)到(dao)(dao)地面的通(tong)(tong)信，可(ke)以為(wei)低(di)軌(gui)(gui)衛星(xing)(xing)用(yong)戶、航(hang)空(kong)用(yong)戶、無人機用(yong)戶和地面終端(duan)設(she)備提供(gong)中(zhong)繼服務(wu)，其(qi)通(tong)(tong)信距離為(wei)4.5萬千米。
2016年(nian)(nian)6月，EDRS-A采用了星(xing)間激光通(tong)(tong)信，信息速率為600Mbps，每天(tian)為40顆(ke)低高(gao)軌衛(wei)星(xing)提供中繼服務(wu)。2019年(nian)(nian)8月，EDRS-C成(cheng)功(gong)發射到地球靜止軌道運行，其激光星(xing)間鏈路的實現終端架(jia)設于SmallGEO開(kai)發的平(ping)臺上。預計(ji)于2025年(nian)(nian)補(bu)充的第(di)三(san)(san)顆(ke)衛(wei)星(xing)EDRS-D的有效載荷(he)將由(you)三(san)(san)個下一(yi)代激光通(tong)(tong)信終端組成(cheng)，以允許EDRS-D與多顆(ke)衛(wei)星(xing)同時(shi)通(tong)(tong)信。它將包含(han)三(san)(san)組激光終端，預計(ji)實現高(gao)達8萬千米的傳(chuan)輸(shu)距離，可將亞太地區數據傳(chuan)到歐洲以實現全球數據中繼服務(wu)。
德國TESAT公司推(tui)出(chu)了一系列激(ji)光(guang)終端可以適應多任務(wu)需求。對(dui)于近地軌道任務(wu)，TESAT推(tui)出(chu)了SmartLCT終端，它(ta)可以部(bu)署在更小、更輕的(de)衛星上，從而(er)節省大量(liang)的(de)質量(liang)和空(kong)間。SmartLCT的(de)數據傳(chuan)輸距離(li)長(chang)達4.5萬(wan)千米，同時可提供1.8Gbps的(de)高速數據傳(chuan)輸，僅重約30kg。
在小衛星領域(yu)，TESAT的激(ji)光產品系列提供小質(zhi)量(liang)的TOSIRIS和CubeLCT。它們分別(bie)以10Gbps或100Mbps的速度傳輸(shu)對地數據，其中TOSIRIS僅重8kg。通過激(ji)光終端(duan)構建(jian)地球(qiu)數據骨(gu)干網(wang)，TESAT可以實(shi)現近乎實(shi)時的全球(qiu)數據傳輸(shu)。
德國Mynaric公(gong)司推出CONDOR Mk3激光終端，可提供在7500千米距(ju)離上達到(dao)10Gbps的(de)通信(xin)速率。終端設計壽命7年，較上一代產品的(de)通信(xin)能力有大(da)幅提升。
中國
我(wo)國空間激(ji)光(guang)通信技(ji)(ji)術的研(yan)究工(gong)作開(kai)始于(yu)20世紀90年(nian)代，主要研(yan)究衛星激(ji)光(guang)通信整機研(yan)制，高精(jing)度光(guang)學天(tian)線和跟瞄系統(tong)優化，激(ji)光(guang)器(qi)、光(guang)放大器(qi)和探測器(qi)等核(he)心器(qi)件服務質量提高和模(mo)塊化定(ding)制等技(ji)(ji)術難點。
作為國內(nei)第一次星地(di)(di)激光通(tong)信(xin)在軌技術試驗(yan)，“海洋(yang)二號”衛(wei)星于(yu)2011年成(cheng)功入(ru)軌，通(tong)過非相干通(tong)信(xin)，可(ke)以實現2000千米距離星地(di)(di)通(tong)信(xin)，最高通(tong)信(xin)速(su)率可(ke)達504Mbps。
在此之后，“墨子號”量子衛星于2016年成(cheng)功發射(she)，通過相干調(diao)制方式實現了5.12Gbps的激光通信(xin)速率，能夠(gou)支持具備高維(wei)圖像和視頻信(xin)息的加密傳(chuan)輸。
2016年(nian)，“天宮二號”與新疆南山地面(mian)站成功實(shi)現(xian)了激(ji)光(guang)通(tong)(tong)信實(shi)驗， 其(qi)激(ji)光(guang)終(zhong)端的數(shu)據下行速率(lv)為(wei)1.6Gbps。該(gai)載(zai)荷也(ye)首(shou)次實(shi)現(xian)了白(bai)晝激(ji)光(guang)通(tong)(tong)信，其(qi)載(zai)荷跟蹤能力(li)在白(bai)晝時(shi)與夜晚情況接近(jin)。
2017年，“實踐十(shi)三號(hao)”衛(wei)星(xing)實現全球第一(yi)次同步軌(gui)道衛(wei)星(xing)與地面的(de)雙向高(gao)(gao)速(su)激(ji)光(guang)通信(xin)(xin)，通信(xin)(xin)速(su)率最高(gao)(gao)可(ke)達5Gbps，通信(xin)(xin)距離最高(gao)(gao)可(ke)以支持4.5萬千米，刷新了當時國際高(gao)(gao)軌(gui)星(xing)地激(ji)光(guang)最高(gao)(gao)通信(xin)(xin)數據(ju)率。
2020年，“實踐(jian)二十號”衛(wei)星(xing)與麗江(jiang)地面(mian)(mian)站成(cheng)功建立激光通信鏈路，實現從衛(wei)星(xing)到(dao)地面(mian)(mian)站最高10Gbps的下行傳(chuan)輸速率，其他關(guan)鍵(jian)指標也已(yi)經對(dui)齊國際(ji)先進標準。
2023年6月，中國科(ke)學院(yuan)(yuan)空天信息(xi)創新研究院(yuan)(yuan)利用(yong)自(zi)主(zhu)研制的500毫米口徑激光通(tong)信地面系統(tong)，與長光衛星技術股(gu)份有限公司所屬吉林(lin)一號MF02A04星成功開展星地激光通(tong)信試驗，通(tong)信速率達到10Gbps，所獲衛星載荷數據質量良好，可滿足高標(biao)準業(ye)務化應用(yong)需求。
可(ke)以(yi)看出(chu)，中(zhong)國(guo)在衛星激光(guang)通信領域的(de)技術發展(zhan)已與歐洲相當，但落后(hou)于(yu)美國(guo)。
衛星激光(guang)通信未來前景展望
衛星激光(guang)通(tong)信已(yi)顯(xian)示(shi)出應(ying)用場景(jing)廣泛、市場潛力巨大(da)的樂觀前(qian)景(jing)。
應(ying)用(yong)(yong)場景方面，除了在(zai)(zai)軍事通(tong)(tong)信領(ling)域作用(yong)(yong)重大，可以(yi)建立軍事通(tong)(tong)信網絡，實現遠(yuan)程通(tong)(tong)信和(he)機密通(tong)(tong)信等以(yi)外。在(zai)(zai)如(ru)下(xia)民(min)用(yong)(yong)領(ling)域衛星激光通(tong)(tong)信開始顯(xian)現出良好的應(ying)用(yong)(yong)潛力(li)：
互(hu)聯(lian)網通信：可支(zhi)持建立全球(qiu)范(fan)圍的互(hu)聯(lian)網通信網絡(luo)，為各種應(ying)用提供高速(su)的互(hu)聯(lian)網接入服務
海(hai)洋(yang)通(tong)信(xin)(xin)：可在海(hai)洋(yang)上建立通(tong)信(xin)(xin)網絡，為(wei)海(hai)上作業、船舶(bo)通(tong)信(xin)(xin)等提(ti)供穩定(ding)的通(tong)信(xin)(xin)服務
天文觀測(ce)：能用于天文觀測(ce)，通過在(zai)地(di)球(qiu)表(biao)面搭建(jian)多(duo)個(ge)觀測(ce)站(zhan)，利(li)用激光光束與衛星進(jin)行通信，實現空間天文學的觀測(ce)和研究(jiu)
應急(ji)(ji)通(tong)信：可在抗震救災(zai)、突發事件等緊急(ji)(ji)情況下，彌補移動通(tong)信受損(sun)等不足
市(shi)場前景(jing)方面，根據(ju)太(tai)平洋證券(quan)預測(ce)，我國2027年衛(wei)星激光通信(xin)終端市(shi)場規模將達到130.38億(yi)元，2024-2027年間CAGR將達68.4%。
2024-2027年(nian)中(zhong)國衛星激光(guang)通信終端市場規模預測（億元）
來源：太平洋證券
