空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析

针对目前空间激光通信的背景需求,介绍了国内外星、空、地、海等平台间的空间激光通信研究与试验现状。通过对空间激光通信现状的分析,并结合科研实践,归纳出空间激光通信的高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个未来发展趋势。在此基础上,从空间激光通信系统的光学结构、通信收发以及环境影响等方面,着重分析了高质量光学系统设计、高精度捕获对准跟踪、大气信道影响补偿、高速率高功率发射、高灵敏度低误码探测、一对多通信网络、平台振动与姿态补偿、器件部件空间适应性8项关键技术,并提出相关技术的解决方法和途径,进而给出须进一步深入研究的方向,展示了空间激光通信良好的应用前景。     

激光测控通信技术研究进展与趋势

激光测控通信技术作为航天测控通信领域的一项新技术,具有作用距离远、测量精度高、通信速率快、抗电磁干扰能力强等优势。介绍了美国、欧盟、日本和俄罗斯在激光测控通信技术领域的最新研究进展和计划,总结了典型激光测控通信系统的主要性能指标,分析了激光测控通信技术的发展趋势,并结合我国激光测控通信技术研究现状提出几点发展建议。     

NASA月球激光通信演示验证试验

为满足日益增长的大数据量、高数据速率传输要求,NASA(National Aeronautics and Space Administration,美国国家航空航天局)正开启采用激光技术进行空间通信的新时代,并于近年相继开展了多项自由空间激光通信技术研究项目。针对该情况,重点介绍LLCD(Lunar Laser Communications Demonstration,月球激光通信演示验证)项目的系统组成和工作状况:该项目由NASA实施,首次采用激光作为载波在绕月飞行器和地面接收机之间进行双向激光通信,通过飞行演示验证了下行速率为622 Mbit/s和上行速率为20 Mbit/s的月地双向空间激光通信,以及端到端DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)数据传输,并验证了作为激光通信链路副产品的高精度测距技术,试验成果超出预期。最后展望LLCD后续发展,供我国相关研究工作参考借鉴。     

月地及月地以远测控通信与若干关键技术发展趋势

通过研究国内外主要测控通信技术现状与发展动态,梳理出了目前我国在月地及月地以远距离测控通信技术遇到的挑战:面临测量精度尚不能满足科学探测更高的要求,数据传输能力难以满足更高的数据传输速率需求,关键器件自主可控较为薄弱,激光通信高精度快速捕获手段单一,以及星载终端设计与关键技术在轨验证较少等。针对这些问题,提出了对天线组阵、激光测控通信技术、Ka波段及毫米波低温接收机、超导纳米线单光子探测器、深空光学跟瞄系统、窄线宽激光光源的产生技术、光通信调制技术和高功率低噪声放大器的迫切需求,并介绍了国外最新的用于深空测控通信的新概念与前沿技术,即一体化微波/光学混合通信系统与微波光子射频信号稳相传输技术。最后,结合我国现状,讨论了我国测控通信重点发展方向及其关键技术的建议,可供构建月地及月地以远测控通信系统参考。     

空间激光通信进展及在天基网中应用构想

在分析国内外空间激光通信技术研究进展和试验验证的基础上,按照"全球覆盖、重点支持、便于组网、便于管理"的原则,重点对未来激光链路卫星星座构型进行研究,提出了基于已有轨位的4节点GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)星座、基于已有轨位的6节点GEO星座以及激光/微波卫星共存下空间激光宽带网络发展构想;采用高效资源分配算法和智能化运行管理系统,支持我国数百个航天器、非航天器的在线管理和高速数据传输服务,可以满足我国天基平台和全球骨干节点的高速数据传输需求。通过分析论证,提出构建我国的空间激光宽带网络,需要在超长距离激光通信技术、激光链路自主建立技术、星地激光大气效应研究、空间激光宽带网络协议、卫星星座智能管理技术等关键技术和重点研究方向上集智攻关,取得突破性进展,并对未来发展进行了展望。     

激光载波统一系统方案构想

提出了激光载波统一系统的概念,分析了该体制的优劣势,介绍了国外发展现状,给出了激光载波统一系统的技术方案和应用方案构想。     

激光清洗技术的现状及展望

介绍了激光清洗技术的原理和方法,并展望了激光清洗技术在空间领域,海洋船舶甚至日常工作中的应用前景.     

空间三轴激光陀螺现状与展望

空间三轴激光陀螺作为激光陀螺技术集成创新的典型代表,已充分展现出优越的综合性能。为全面了解和掌握空间三轴激光陀螺技术发展现状,本文梳理了空间三轴激光陀螺原理与组成、主要特点、关键技术和研究历程,分析了国外主要研究机构、典型产品型谱及应用现状,从中可见空间三轴激光陀螺在国外已经非常成熟和广泛应用。针对国内发展现状和存在的差距,提出了后续发展建议,为我国激光陀螺技术发展及产业化提供了参考。     

激光支持的空间微推进技术研究进展

对激光等离子体微推力器的相关研究进展进行了较为全面的介绍,总结了激光器与其它相关技术结合发展起来的极具潜力的空间微推进技术的研究进展,并指出激光支持的空间微推进技术研究所涉及的关键问题,包括星载激光器技术、先进的测试技术、高性能工质的选择与研制、激光光路设计以及空间微推力器一体化设计等方面。     

激光空间流动显示及其应用

本文介绍激光空间流动显示技术及其在复杂流动中的应用。着重介绍了作者在激光诱导荧光流动显示(LIF)技术的研究和应用。较系统地讨论了若干原理和技术问题,并提供了一些实际应用的典型的流态照片。     

激光焊接技术的应用与发展

激光焊接是一种先进的焊接技术，激光焊接技术的发展过程是不断创新的发展过程，随着新的激光焊接技术和设备的研发，激光焊接正在逐渐取代传统的焊接技术。通过从激光焊接的性质、应用现状及最新发展成果的分析，较全面地介绍对这种先进焊接技术。     

激光增材制造技术的研究现状及发展趋势

增材制造技术能够快速将复杂结构的三维数据模型直接转化为实体零部件,是一种快速发展的数字化制造技术.激光增材制造技术是增材制造技术中最具代表性的一类,在增材制造技术领域扮演着重要的角色.主要介绍了两种典型的激光增材制造技术:激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术和激光金属直接成形(Laser Metal Direct Forming,LMDF)技术的原理与特点,归纳了其发展和研究现状,指出了激光增材制造技术的发展趋势.     

激光超声技术在航空碳纤维复合材料无损检测中的应用

随着碳纤维复合材料在航空航天领域越来越广泛的应用,激光超声技术在对其进行无损检测方面的优势逐渐凸显。分析了发展复合材料激光超声无损检测技术的必要性,介绍了碳纤维复合材料激光超声无损检测技术的发展概况,分析了其主要关键技术,包括超声波激光激励技术、超声波激光接收技术和干涉技术等,评述了现有技术存在的问题及未来的发展方向,对激光超声技术未来的应用和发展有一定的参考和借鉴作用。     

卫星激光通信终端控制系统稳定性设计

卫星激光通信终端控制系统的稳定性是激光通信链路建立与保持过程中的重要性能指标.以终端天线与快速倾斜镜(FSM)个内回路控制器设计为基础,建立了当电荷耦合(CCD)探测器获得对方终端位置信息构成激光闭合回路时整个激光通信控制系统模型,并根据时滞依赖稳定性定理推导了系统渐近稳定的充分条件,在此基础上对不稳定情况,结合锥补法...     

大气信道对沿海激光通信的影响分析

为利于沿海靶场激光通信系统的设计与应用,研究分析了晴天、轻霾天、雾天、湍流等常见天气中大气信道对激光通信的影响。针对短距离近地面传输特点,利用经验数学模型仿真分析了激光透过率与能见度以及误码率与折射率结构常量的定量关系。结果表明：激光波长越长,衰减和湍流效应影响越小;晴天大气衰减对通信影响最小,轻霾天次之,雾衰减影响最严重;强湍流闪烁效应对误码率影响较大,但增加链路高度和选择长波长激光可减小影响。     

增强飞机和航空发动机零件抗疲劳性能的激光喷丸工艺

介绍了激光喷丸工艺的工作原理、发展历程、适用范围等,并简要介绍了国内激光喷丸技术的研究现状.     

NASA选定三项航天技术飞行演示验证提案

为加速实现空间通信、深空导航和空间推进能力变革，NASA近期选择了三项技术领域提案作为飞行演示验证项目，投入资金约1．75亿美元。这三项技术领域提案包括：（1）激光通信中继演示验证。该任务将飞行验证一种可靠的、高性能、高效费比的光学通信技术，数据传输速率将是当前通信系统的100倍。（2）深空原子钟演示验证。     

扩频通信技术及在航空通信上的应用

本文讨论了扩展频谱通信技术，论述了直接序列扩频，跳频法扩频和跳时法扩频的原理。综述了扩频技术在航空通信领域的应用，介绍了联合战术信息系统在航空通信上的发展及应用情况。     

从激光表面改性到激光直接制造

介绍了激光表面改性技术的发展历程及其应用,强调了激光直接制造金属零件材料体系研究的重要性.     

高性能金属零件激光增材制造技术研究进展

激光增材制造(Laser Additive Manufacturing,LAM)技术实际上是一种兼顾精确成形和高性能成性一体化需求的先进制造技术.首先介绍了两种典型激光增材制造技术的成形原理及其特点;然后介绍国内外激光增材制造技术的最新研究进展;再重点介绍西安交通大学在激光增材制造技术方面的最新研究进展:(1)超声振动辅助激光熔覆沉积对IN718沉积态组织与性能的影响;(2)感应辅助激光熔覆沉积DD4定向晶修复DZ125L叶片的研究;(3)CuW功能梯度复合材料的激光熔覆沉积工艺研究;(4)送粉气纯度对激光熔覆Fe314修复40Cr组织与性能的影响;最后阐述了激光增材制造技术所面临的挑战.