空间光通信技术的发展与展望

顾欣++陈燕翔++陈健

摘 要目前自由空间通信技术在各个领域应用十分广泛，其是一种以激光束为传播信号，大气为传播介质的新型通信技术。随着社会的进步以及科学技术的不断发展，空间光通信技术也取得了突破性的进展，成为现代社会信息交流的基础。本文通过对空间光通信技术的概述以及在我国的发展现状，对空间光通信的关键技术进行了分析，并对其发展和应用进行了深入的探讨。

【关键词】空间光通信技术 关键技术 天线技术

随着科学技术的不断进步，人们对空间通信技术的研究也愈加深入，目前空间技术中的大功率轨道运载技术以及大容量卫星技术已经趋于成熟，促进了空间光通信技术的发展。当前人们对网络传输的速率要求有明显提升，因此对空间通信技术的要求也高，空间光通信技术能够适应现代社会快速发展的需求，有效的提高通信数据的传输率，广泛的引用在保密通信、局域网互联、城域网扩展等领域，为现代社会的发展提供可靠高效的技术保障。

1 空间光通信技术概述

传统的空间通信技术的载体是微波，但是这种技术已经远远不能满足现代社会发展的需求，随着通信技术的研究发展，空间通信技术逐渐发展到以激光为载波、大气为传输介质的光通信技术，作为一种新型的宽带通信技术，这种技术一方面继承了微波通信的优势，另一方面还增加了光纤通信的特点，其基本的原理是激光传输技术和光电转换技术。该技术在进行两点传输时，发射端和接收端设置有高灵敏度的激光的发生器和接收器，以及配备光学望远镜，发射端将电信号调制为光信号发出后，是以直线传播的方式穿过自由空间到达接收端，其中光学望远镜控制激光的发射方向和接收方向，接收端在接收到光信号后再调制为电信号，实现双工通信。空间光通信的优势是通信容量大以及传输速度快，且成本低，安装简便。

2 我国空间光通信技术发展现状

一直以来，卫星技术是我国进行空间探测的重要手段，并提供相应的技术保障，但是以微波为载体的空间技术已经无法满足快速发展的社会需求。在发达国家空间光通信技术的研究已经取得了极大进展，但是在我国空间光通信技术还处于起步阶段，因此只能借鉴国外先进的研究结果。我国的光通信技术发展至今已经取得了不错的成就。在“十五”和“十一五”期间，我国首次成功的进行了星地激光通信实验，以海洋二号卫星平台为搭建平台，这次实验标志着我国的卫星光通信技术已经进入空间试验阶段。随着连续波大功率半导体激光器技术、空分复用技术、智能天线技术等的发展，光通信技术也不断的拉长传输距离，增大传输容量，提高了可靠性，拓宽了适用范围。在“九五”期间我国已经开始基于激光大气通信理论对空间光通信跟踪技术进行深入研究，并取得了一定成就。

3 空间光通信关键技术

3.1 原子探针层析技术

原子探针层析技术（APT）在空间光通信系统中负责实现通信连接的功能，是当前空间分辨率较高的分析测试技术，能够分辨原子种类，并对其空间位置进行直观的重构，比较真实的显示出不同元素原子的三维空间分布。APT是应用在空间光通信系统的服务器中，当服务器的网络探测到信息时，APT服务器开始扫描通信链路，确认信息双方的位置，确认后开始获取信息，并锁定通信目标，随后完成光通信连接。

3.2 天线技术

天线技术是采用收发一体的天线实现空间光通信系统中的双向互逆功能，提升空间光通信的传输性能。该技术的实现主要依靠天线阵、波束形成网络以及波束形成算法，在发射器将电信号转化为光信号后传输到发射天线后，天线技术利用波束形成算法计算发射功率，并发射出光束；接收天线对光束进行接收，主要是利用信号在不同的传播方向的差异性，将相同频率、相同时隙的信号进行区分，有效的降低了光信损失，使空间光通信更加稳定可靠。

3.3 捕获技术

捕获技术是空间光通信系统的关键技术，是能够实现通信的先决条件。主要原理是监视和跟踪目标特定的光电，来实现运动捕捉。利用捕获技术能够捕捉空间点的运行轨迹和具体位置，为实现空间光通信垫定基础。

4 空间光通信技术的发展及应用

当前空间光通信技术已经实现了可行性，并在各个领域都有应用，一定程度上推动了现代社会的发展，当前面临的主要问题是如何实现星际自由空间光通信。在信息高速增长的现代社会环境下，空间光通信技术的发展目标是提升传输的可靠性、提高传输速率以及扩展传输距离。随着三网融合，现代通信的发展方向是数字化和智能化，因此我国要想在激烈竞争的国际背景下有所突破，就要實现空间光通信系统的智能化以及数字化。主要的研究方向如下：大气信道的研究，大气是对信号影响最大的干扰因素，会在接收端产生一定的信噪比，解决大气信道干扰能够提升空间光通信技术的通信速率和拓宽通信距离；传输可靠性的研究，主要是研究信号接收和信号源，需要激光器产生的信号具有光束窄、频率高的特丹，因此对其功率以及稳定性要进行深入研究；保密性的研究，当前自由空间光通信技术的通信信道是开放的，这样会造成不法分子在不切断光束的情况下窃取信息，因此要进一步完善空间光通信技术的保密性和安全性。今后空间光通信技术将会在宽带接入市场中成为主流，与微波通信技术互为补充，微波系统在大区域范围内实现低速通信，空间光通信技术在小区域范围内实现高速通信，更加便利的为用户提供可靠稳定的服务，还能在恶劣环境下充当备份通信服务。

5 结束语

综上所述，空间光通信技术在现代社会中逐渐发挥不可替代的作用，其发射率高、灵敏度高以及安全保密性良好的特点，可以满足卫星通信的需求，并与其他通信技术互为补充，实现了光纤的告诉传输，并带动了三网融合的发展，促进电子政务、电子商务、远程医疗等信息化建设领域。空间光通信技术的发展空间广阔，并会为我们生活带来更多的便捷。

参考文献

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作者单位

1.中移（杭州）信息技术有限公司 浙江省杭州市 311100

2.浙江树人大学（基础部） 浙江省杭州市 310015