石胤漩

【摘要】 空间激光通信技术在民用领域和军事领域都具有重大意义。欧盟、美国、日本等国家都已经展开了相关研究，投入了大量资金和人才。我国在这方面也不甘落后，已经逐步研发出具有我国特色的核心技术。本文将概括空间激光通信的优点，介绍一些关键技术，最后对空间激光通信的发展进行展望。

【关键词】 空间激光通信 研究现状 发展趋势

前言：在即将到来的信息时代，构建信息传播速率快、信息传输量大、覆盖空间广阔的通信网络是很重要的。空间激光通信技术正是构建符合未来社会发展需求的通信网络的重要技术支持之一。我国的各大高校和科学研究机构都有对这一方面展开研究，比如武汉大学的静态激光通信、华中科技大学的对潜激光通信、中科院成都光电所的自适应激光通信、中电集团34所的大气静态激光通信等。空间激光通信的应用，有助于构建一体化的通信网络，对于我国发展具有深远的影响。

一、空间激光通信的技术特点

1.1光波频率高

空间激光通信就是利用激光进行信号传输的通信技术[1]。激光的频率比微波高出三到四个数量级。这就导致以激光为载波进行通信，能够利用的频带更加宽广，在短时间内传输大量的数据。在地球科学研究、环境灾害监测、军事信息获取等领域，经常需要在一段时间内实现海量数据的传输，空间激光通信就可以有效实现这一点。

1.2光波波长短

空间激光通信所运用的光波具有极短的波长。光波的波长决定了发射天线的口径。如果光波的波长较短，发射天线的口径也会比较小，这样，激光在发射过程中就会相对集中，不容易发生分散，同时消耗的功率也比以往的微波发射低，节省更多的能源。不仅仅是发射天线，接收终端的型号也与光波的波长长短有关。利用短波长的光波进行信息传输，接收终端的体积、重量也可以相应缩小，同时消耗更低的能源。这种性质使得空间激光通信能够搭配多种通信平台，适用范围极为广阔。

1.3方向性强

空间激光通信发射的激光光束很窄，指向明确，能够直达目的地，很少发生散射[2]。以往的微波通信，光束宽，指向性不明显，容易发生散射和折射，影响通信的效果，导致通信不稳定。空间激光通信就将这一问题进行极大程度的改善。另外，空间激光通信还具有防窃听的能力，在传输过程中不容易被外界窃取信息，在保证了通信的稳定性的同时，也保证了通信的保密性。

1.4波段远离电磁波谱

如果通信光波的波段距离电磁波谱较近，就容易在传输的过程中受到电磁波谱的干扰。所以，空间激光通信采取远离电磁波谱的光波波段。在机场、战争区域等环境中，电磁波谱的干扰极为严重，只有利用空间激光通信才能够确保信息的顺利传输。

二、空间激光通信的关键技术

2.1激光调制发射技术

激光调制发射技术具有高功率和高速率的特点。这种技术的主要组成部件有激光器、驱动器、温度控制、功率控制、光放大器、光学天线和信道编码部分。为了降低噪声的产生，激光调制发射技术利用电子滤波或者光学滤波的手段，将发射信号中所含的噪音过滤出去，提升通信信号的稳定性。

2.2光信号接收技术

现阶段通用的激光接受方式有直接探测和相干探测两种[3]。直接探测的方法应用比较广泛，但是探测的灵敏程度受到元件性能的影响极为严重。如果探测元件性能不足，探测的灵敏程度就会大大降低。另外，通信速率与探测灵敏程度也有一定的反比关系，在提升通信速率的同时，会导致探测的灵敏程度大大降低。而相干探测具有极高的探测灵敏度，但是对技术的要求比直接探测要高。相干探测要求信号光与本振光具有相关性，在通信过程中保持频率的稳定，需要用到极为复杂的通信系统，所以应用范围还不是很广泛。

三、空间激光通信的发展趋势

目前，我国在空间激光通信的研究上取得了重大突破，通信性能的标准比起以往也有了很大提高，在完成高功率和高速率发射的同时，能够在一定程度上保持良好的灵敏度。与以往的探测技术相比，探测灵敏度几乎没有区别，而探测速率已经提升到了Gbps的量级。另外，通信模式也在发生变化，光通信组网模式已经逐渐取代了点对点的通信模式，形成全方位覆盖、能够有效传输信息的通信网络体系。

结论：空间激光通信在科学研究、环境监控、军事探测等领域内都具有重要的意义，是世界各国都在进行研究的重要课题之一。空间激光通信比起以往的通信技术传输速率更快、传输效果更好、抗干扰能力更强。我国应该加紧对空间激光通信的技术进行优化，对其应用进行普及，提升我国的通信水平，促进我国的全面发展。

参 考 文 献

[1]常呈武，程砾瑜，罗丹等.空间激光通信进展及在天基网中应用构想[J].飞行器测控学报，2015，02：176-183.

[2]姜会林，安岩，张雅琳等.空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析[J].飞行器测控学报，2015，03：207-217.

[3]曾飞，高世杰，伞晓刚等.机载激光通信系统发展现状与趋势[J].中国光学，2016，01：65-73.