国外星地激光通信试验及其链路分析

介绍了国外典型星地激光通信终端的技术指标及试验验证情况,针对不同的通信终端,对影响激光通信链路设计指标的瞄准、捕获和跟踪方式(PAT)、发射和接收系统设计进行了分析比较,最后对星地激光通信链路余量设计进行了总结,可为我国星地激光通信系统设计提供参考。     

空间激光通信调制技术的研究进展

空间激光通信系统具有传输速率高、体积小、质量轻、功耗低等特点，适用于卫星高速数据传输。激光通信调制技术作为空间激光通信系统的一项关键技术，是影响系统通信性能的主要因素之一。首先，介绍空间激光通信调制技术的原理及其分类，并对其优缺点做比较分析，再对激光调制的关键技术进行阐述；然后，从发展阶段与应用环境角度对国内外已报道的空间激光通信调制技术研究进展进行总结；最后，对空间激光通信调制技术的发展趋势进行展望。     

空间应用激光干涉测距技术发展综述

近年来,长基线高精度激光干涉距离测量技术的空间应用,为空间引力波探测(天琴计划、太极计划、LISA计划)、系外生命探测(觅音计划)、先进重力场测量(GRACE Follow-on)等大科学计划,以及高精度多星组网技术的实现提供了不可或缺的条件。ESA研制的星间激光干涉测距仪随GRACE Follow-on卫星于2018年5月发射实现了在轨应用,能够在220km距离上实现1nm@100mHz的测距精度,代表了目前远距离星间测距的最高水平;此外,ESA和NASA正在联合开展百万千米距离上pm量级精度的超高精度激光测距研究。高精度星间激光干涉测距是空间科学与空间技术的发展方向和迫切需求,是国际航天强国竞逐的制高点,属于国际最先进的前沿技术之一。文章紧跟空间应用高精度距离测量技术发展趋势,调研国内外该领域的研究进展,梳理、识别星间长基线nm量级、pm量级高精度激光干涉测距的关键技术,为支持中国未来pm量级星间激光干涉测量系统研究,抢占星间高精度测量领域的制高点提供参考。     

深度学习技术在空间激光通信中的应用

与射频通信相比，空间激光通信具有传输速率高、保密性能强、终端功耗低等优点，目前已成为当前通信领域的一个研究热点。同时，空间激光通信也面临着一些严峻的技术挑战，如大气湍流导致空间激光通信的信道情况十分复杂，复杂的信道会引发信号光强度起伏剧烈，信标光跟踪与瞄准困难，接收端的信号光场波前畸变严重等。为了提升空间激光通信在复杂信道环境中的性能，学者们将深度学习技术引入到空间激光通信系统中。多项研究表明，深度学习在空间激光通信的诸多方面表现出了优越的信息处理能力。对近年来深度学习技术在空间激光通信信号处理与检测，信标光捕获与跟踪以及波前畸变探测与校正等方面的应用做一全面梳理，并对用于空间激光通信的深度学习技术的前景进行展望。     

NASA将利用国际空间站测试“激光通信光学有效载荷”

美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室计划于2013年下半年利用国际空间站对“用于激光通信科学的光学有效载荷”（OPALS）进行光学技术演示验证（见图1）。这项试验所验证的技术可将航天器通信的数据传输速率提高10～100倍,并为发展空间激光通信技术积累数据和经验。     

空间激光通信组网光端机技术研究

随着高分辨率观测技术的发展和高数据率信息传输的迫切需求,研究高速率激光通信的全光网络迫在眉睫。文章介绍了空间激光通信技术的优点及发展趋势,提出了可用于激光通信组网的几种光端机光学原理及系统方案,分析了多反射镜拼接形式光端机的APT控制模型,为空间激光通信链路组网提供了新的技术途径。     

自适应光学技术在欧美激光通信地面站应用现状

自适应光学技术是提高激光通信地面站单模光纤耦合效率、增加接收信号信噪比、提升激光通信可靠性的一种重要手段。对欧美将自适应光学技术应用于激光通信地面站的情况进行了详细阐述与分析，主要内容包括自适应光学系统的组成、参数和部分实验结果，为激光通信地面站及其自适应光学系统的设计提供有益的参考。     

波音公司完成转型卫星网络激光通信关键系统演示

波音公司近日宣布，在模拟空间环境中利用激光束演示了转型卫星通信系统卫星间的链接能力。此次与麻省理工学院林肯实验室合作进行的演示，实现了激光通信系统演示的第三个里程碑。计划共进行四次激光通信系统里程碑式演示任务。试验中，林肯实验室测试自由空间光学链接运行速度为40Gb／s，该速度能同时进行3000个高清晰电视信道广播，或约15000个普通电视信道广播。林肯实验室对波音公司硬件的性能、与美国政府新的激光通信系统协同性标准的兼容性，以及波音转型卫星光学调制解调器的性能进行了测试。     

空间激光通信系统中的信道纠错编码技术

由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10~(-14) m~(-2/3)、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10~(-6)时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。     

深空探测激光通信技术发展研究

对美国深空探测活动中应用的激光通信技术进行了总结,说明当前深空光端机正向着更加集成化、轻型化和多功能化的方向发展;重点对深空激光通信中的捕获跟踪瞄准、接收和调制等关键技术进行了分析;针对中国激光通信的发展和应用提出了建议,如突破激光器和高速率调制器等关键技术,深入研究新型编码算法等。