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江苏激光产业创新联盟|空间激光通信技术发展现状及展望

_本文原题为：空间激光通信技术发展现状及展望
江苏激光联盟导读：空间激光通信技术是未来空间宽带信息传输的主要通信技术 ， 具有带宽高、传输快速便捷及成本低的优势 ， 是解决信息传输“最后一千米”的最佳选择 。 本文旨在系统把握空间激光通信技术的发展脉络 ， 系统梳理了国内外空间激光通信技术在星地、星间、空地、空空等链路的研究与试验验证的发展情况 ， 总结了激光通信技术在捕获跟踪、通信收发、大气补偿和光机设计等方向的关键技术研究热点 。 在此基础上 ， 面向未来需求 ， 归纳了空间激光通信技术在高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个方面的发展趋势 。 为进一步推动空间激光通信技术研究和产业化的发展 ， 本文从实施基础研究计划、重视核心元器件研发、积极参与国际技术标准的制定以及引导相关产业发展4个方面提出了发展建议 ， 以期更好地促进我国空间激光通信技术的成果转化和应用 。
江苏激光产业创新联盟|空间激光通信技术发展现状及展望
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一、前言
【江苏激光产业创新联盟|空间激光通信技术发展现状及展望】空间激光通信技术结合了无线电通信和光纤通信的优点 ， 以激光为载波进行通信 。 空间激光通信技术具有抗干扰能力强、安全性高、通信速率高、传输速度快、波段选择方便及信息容量大的优势 ， 其特点是系统体积小、重量轻、功耗低、施工简单、灵活机动 ， 在军事和民用领域均有重大的战略需求与应用价值[1,2] 。
空间激光通信技术可作为一种应急通信方案 ， 应用于抗震救灾、突发事件、反恐、公安侦查等领域 。 具体来看 ， 空间激光通信技术可为多兵种联合攻防提供军事保密信息服务 ， 在局部战争、战地组网和信息对抗中优势突出 。 另外 ， 受益于带宽高、传输快速便捷及成本低的优势 ， 空间激光通信技术是解决信息传输“最后一千米”和第五代移动通信技术（5G）小微基站传输的最佳选择[3] 。 我国天地一体化信息网络工程是落实“没有网络安全 ， 就没有国家安全”的重大建设项目 ， 包括空间网络的宽带骨干网、接入网等宽带空间信息传输[4] ， 但由于传统微波卫星通信方式很难满足空间网络最高传输宽带40~100Gb/s的需求 ， 亟需建设空间激光网络来支撑这项重大工程 。
鉴于空间激光通信技术发展的重要性和紧迫性 ， 亟需对此开展全面的深入研究 。 基于此 ， 本文梳理空间激光通信技术的发展现状 ， 分析其关键技术情况 ， 研判其未来发展趋势 ， 并就此提出促进我国激光通信技术快速发展的对策建议 。
二、空间激光通信技术的发展现状
目前 ， 空间激光通信技术已在多种链路成功开展了试验 ， 如卫星/地面、卫星/卫星、卫星/飞机、飞机/飞机、飞机/地面及地面站间等[5] 。 美国、欧洲、日本、中国和俄罗斯等国家和地区在空间激光通信关键技术领域均已取得突破 ， 且进行了多项试验验证（见图1） ， 积极推动空间激光通信技术的实际应用 。
江苏激光产业创新联盟|空间激光通信技术发展现状及展望
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图1空间激光通信技术试验成果
（一）国外主要发展现状
（1）美国在国家航空航天局（NASA）和空军支持下是最早开展空间激光通信技术研究的国家 。 具体来看 ， 2000年 ， NASA依托喷气推进实验室完成了激光通信演示系统（OCD）试验；2013年10月的月球激光通信演示验证计划（LLCD）实现了月球轨道与多个地面基站4×105km的激光双向通信[6,7] ， 月地最大下行和上行速率分别达到622Mb/s和20Mb/s；2017年11月 ， NASA创新型1.5U立方体卫星的“激光通信与传感器演示”（OCSD）项目对未来小型卫星的高速率激光数据传输技术进行了验证[8] ， 星地链路下行速率最高达到2.5Gb/s 。


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