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軍工航天新聞

戰(zhàn)略研究丨空間激光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

星之球科技 來源:云腦智庫2021-08-09 我要評論(0 )   

編者按空間激光通信技術(shù)是未來空間寬帶信息傳輸?shù)闹饕ㄐ偶夹g(shù),具有帶寬高、傳輸快速便捷及成本低的優(yōu)勢,是解決信息傳輸“最后一千米”的最佳選擇??臻g激光通信技術(shù)...

編者按


空間激光通信技術(shù)是未來空間寬帶信息傳輸?shù)闹饕ㄐ偶夹g(shù),具有帶寬高、傳輸快速便捷及成本低的優(yōu)勢,是解決信息傳輸“最后一千米”的最佳選擇??臻g激光通信技術(shù)結(jié)合了無線電通信和光纖通信的優(yōu)點,可作為一種應(yīng)急通信方案,應(yīng)用于抗震救災(zāi)、突發(fā)事件、反恐、公安偵查等領(lǐng)域。


中國工程院院刊《中國工程科學》刊發(fā)《空間激光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望》,旨在系統(tǒng)把握空間激光通信技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò),系統(tǒng)梳理國內(nèi)外空間激光通信技術(shù)在星地、星間、空地、空空等鏈路的研究與試驗驗證的發(fā)展情況,總結(jié)激光通信技術(shù)在捕獲跟蹤、通信收發(fā)、大氣補償和光機設(shè)計等方向的關(guān)鍵技術(shù)研究熱點。在此基礎(chǔ)上,面向未來需求,文章歸納了空間激光通信技術(shù)在高速率、網(wǎng)絡(luò)化、多用途、一體化、多譜段5 個方面的發(fā)展趨勢。為進一步推動空間激光通信技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,文章建議從實施基礎(chǔ)研究計劃、重視核心元器件研發(fā)、積極參與國際技術(shù)標準的制定以及引導相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展4 個方面著手,以期更好地促進我國空間激光通信技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。




一、

前言


空間激光通信技術(shù)結(jié)合了無線電通信和光纖通信的優(yōu)點,以激光為載波進行通信??臻g激光通信技術(shù)具有抗干擾能力強、安全性高、通信速率高、傳輸速度快、波段選擇方便及信息容量大的優(yōu)勢,其特點是系統(tǒng)體積小、重量輕、功耗低、施工簡單、靈活機動,在軍事和民用領(lǐng)域均有重大的戰(zhàn)略需求與應(yīng)用價值。


空間激光通信技術(shù)可作為一種應(yīng)急通信方案,應(yīng)用于抗震救災(zāi)、突發(fā)事件、反恐、公安偵查等領(lǐng)域。具體來看,空間激光通信技術(shù)可為多兵種聯(lián)合攻防提供軍事保密信息服務(wù),在局部戰(zhàn)爭、戰(zhàn)地組網(wǎng)和信息對抗中優(yōu)勢突出。另外,受益于帶寬高、傳輸快速便捷及成本低的優(yōu)勢,空間激光通信技術(shù)是解決信息傳輸“最后一千米”和第五代移動通信技術(shù)(5G)小微基站傳輸?shù)淖罴堰x擇。我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)工程是落實“沒有網(wǎng)絡(luò)安全,就沒有國家安全”的重大建設(shè)項目,包括空間網(wǎng)絡(luò)的寬帶骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)等寬帶空間信息傳輸,但由于傳統(tǒng)微波衛(wèi)星通信方式很難滿足空間網(wǎng)絡(luò)最高傳輸寬帶40~100 Gb/s的需求,亟需建設(shè)空間激光網(wǎng)絡(luò)來支撐這項重大工程。


鑒于空間激光通信技術(shù)發(fā)展的重要性和緊迫性,亟需對此開展全面的深入研究?;诖耍疚氖崂砜臻g激光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,分析其關(guān)鍵技術(shù)情況,研判其未來發(fā)展趨勢,并就此提出促進我國激光通信技術(shù)快速發(fā)展的對策建議。


二、

空間激光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀


目前,空間激光通信技術(shù)已在多種鏈路成功開展了試驗,如衛(wèi)星/地面、衛(wèi)星/衛(wèi)星、衛(wèi)星/飛機、飛機/飛機、飛機/地面及地面站間等。美國、歐洲、日本、中國和俄羅斯等國家和地區(qū)在空間激光通信關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域均已取得突破,且進行了多項試驗驗證(見圖1),積極推動空間激光通信技術(shù)的實際應(yīng)用。


圖1 空間激光通信技術(shù)試驗成果

 

(一)國外主要發(fā)展現(xiàn)狀


(1)美國在國家航空航天局(NASA)和空軍支持下是最早開展空間激光通信技術(shù)研究的國家。具體來看,2000年,NASA依托噴氣推進實驗室完成了激光通信演示系統(tǒng)(OCD)試驗;2013年10月的月球激光通信演示驗證計劃(LLCD)實現(xiàn)了月球軌道與多個地面基站4×105 km的激光雙向通信,月地最大下行和上行速率分別達到622 Mb/s和20 Mb/s;2017年11月,NASA創(chuàng)新型1.5 U立方體衛(wèi)星的“激光通信與傳感器演示”(OCSD)項目對未來小型衛(wèi)星的高速率激光數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進行了驗證,星地鏈路下行速率最高達到2.5 Gb/s。


(2)歐洲的主要國家和地區(qū)也較早地開展了空間激光通信技術(shù)的研究。具體有:歐洲航天局(ESA)在2001年實施半導體激光星間鏈路試驗(SILEX)項目,首次驗證了低軌道(LEO)衛(wèi)星至地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星間的通信;2008年,德國航空航天中心(DLR)利用Tesat開展了GEO-LEO遠距離空間激光通信在軌原理試驗驗證,傳輸距離為45 000km,天線口徑為135 mm,采用的是1.06 μm載波的二進制相移鍵控(BPSK)相干技術(shù),最高速率達5.625 Gb/s,誤碼率小于10–8;2015年,德國建立了車載自適應(yīng)光學通信地面站,實現(xiàn)了車載自適應(yīng)激光通信終端與LEO的高速率傳輸,傳輸速率為5.625 Gb/s,同時實現(xiàn)了與地球同步衛(wèi)星Alphasat激光通信終端之間帶寬為2.8125 Gb/s、有效速率為1.8 Gb/s的雙向激光通信。


(3)日本已經(jīng)開展了一系列星地激光通信演示驗證,如工程試驗衛(wèi)星(ETS-VI,1995—1996年)計劃和光學在軌測試通信衛(wèi)星(OICETS,2003/2006年)計劃都完成了激光通信測試,實現(xiàn)了世界首次LEO衛(wèi)星與移動光學地面站間的激光傳輸。另外,日本的相關(guān)研究已逐步向激光通信終端小型化、輕量化、低功耗方向發(fā)展,如通過空間光通信研究先進技術(shù)衛(wèi)星計劃(SOCRATES),并在2014年完成了小型光學通信終端(SOTA)對地激光通信在軌測試,SOTA總質(zhì)量僅為5.8 kg,最遠通信距離達1000 km,下行通信速率為10 Mb/s。


(二)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀


我國在空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域的研究起步較晚,但近年來成果顯著,如在通信系統(tǒng)技術(shù)和端機研制方面取得重大突破,在激光通信單元技術(shù)領(lǐng)域取得不少研究成果。


我國空間激光通信技術(shù)的研究進展如下。2007年,我國首次完成了動中通空間激光通信試驗,突破了雙動態(tài)光束瞄準跟蹤技術(shù),傳輸速率達300 Mb/s,并逐漸將速率提高到1.5Gb/s、2.5 Gb/s、10 Gb/s,陸續(xù)開展了空地、空空等鏈路的演示驗證;2013年完成了兩架固定翼飛機間遠距離激光通信試驗,傳輸速率為2.5 Gb/s,距離突破144 km,超過了歐洲、美國等國家和地區(qū)同類型演示驗證的最遠距離。2011年,通過“海洋二號”衛(wèi)星開展了我國首次星地激光通信鏈路的數(shù)據(jù)傳輸在軌測試,最高下行速率為504 Mb/s。2017年,利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星開展了我國首次星地高速相干激光通信技術(shù)在軌試驗,最高下行速率達到5.12 Gb/s。2017年,搭載“實踐十三號”高通量衛(wèi)星的星地激光通信終端開展的我國首次高軌衛(wèi)星對地高速激光雙向通信試驗取得成功,40 000km星地距離最高速率為5 Gb/s。這些空間通信試驗在系統(tǒng)設(shè)計、捕獲跟蹤技術(shù)和光波的大氣傳輸特性等方面為我國空間激光通信技術(shù)的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。


三、

空間激光通信技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)分析


隨著激光、光學和光電子元器件技術(shù)的發(fā)展進步,空間激光通信技術(shù)不斷取得突破。按照系統(tǒng)功能劃分,空間激光通信技術(shù)主要分為捕獲跟蹤、通信收發(fā)、大氣補償和光機電設(shè)計4類技術(shù),具體介紹如下。


(一)捕獲跟蹤技術(shù)


空間激光通信技術(shù)借助光源的小發(fā)散角波束提供高功率增益,這對光束的捕獲跟蹤提出了比微波通信更高的要求。實現(xiàn)快速、大概率、大范圍的光束捕獲和穩(wěn)定的高帶寬、高精度光束跟蹤是空間激光通信瞄準、捕獲、跟蹤技術(shù)研究的核心目標。其中,光束捕獲采用激光瞄準技術(shù)和粗/精跟蹤相獨立的體制,即粗跟蹤由大視場相機和伺服轉(zhuǎn)臺組成閉環(huán),提供大范圍低頻帶伺服控制;精跟蹤由高幀頻相機和快速振鏡組成閉環(huán),提供小范圍高頻帶伺服控制,從而有效抑制因光束大范圍運動和高頻率抖動引起的光束擾動。


隨著激光技術(shù)的進步,受益于激光光束智能變換、激光相控陣等新技術(shù)的逐漸發(fā)展成熟,將其應(yīng)用于空間激光通信技術(shù)的捕獲、瞄準、跟蹤系統(tǒng)中,使傳統(tǒng)跟瞄模式發(fā)生改變,可提高空間光通信系統(tǒng)的跟瞄精度、速度和可靠性。同時,小型高效率激光器的出現(xiàn)也使跟瞄系統(tǒng)向小型化、輕型化和集成化發(fā)展。另外,可采用粗精復合高精度跟蹤,通過激光光束智能變換,在保證跟蹤性能的前提下,簡化激光通信跟瞄系統(tǒng)。


(二)通信收發(fā)技術(shù)


空間激光通信技術(shù)需要激光器具有大調(diào)制帶寬、高發(fā)射功率和窄線寬等特點。具體來看,激光調(diào)制技術(shù)的調(diào)制方式可以分為直接調(diào)制和間接調(diào)制,由于直接調(diào)制方式使帶寬和發(fā)射功率受限,目前主要采用小功率種子激光源間接調(diào)制后通過高功率光纖放大器獲得高發(fā)射功率的方法進行調(diào)制;根據(jù)作用光束的參數(shù)不同(如強度、頻率、相位等),可分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等不同調(diào)制方式,由于不同波長系統(tǒng)相應(yīng)器件的差異,調(diào)制方式也有所差別。目前空間激光通信技術(shù)采用的激光波長主要有800 nm、1000 nm和1550 nm 3個波段,其中800 nm波段的半導體激光器一般利用強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD),1000 nm波段的Nd:YAG固體激光器可采用各種調(diào)制方式,而1550 nm波段的半導體激光器與光纖通信系統(tǒng)兼容,可采用多種高速調(diào)制方式并利用摻鉺光纖放大器實現(xiàn)高速、高功率發(fā)射。


激光通信接收機的高速探測器均由光纖耦合以適應(yīng)高速探測器的小探測截面,并有利于系統(tǒng)集成化。因此,空間激光到光纖的耦合是激光通信接收部分的關(guān)鍵技術(shù)之一,其中對光纖高效率耦合主要受模式匹配、對準偏差、菲涅爾反射、吸收損耗、平臺振動等影響?,F(xiàn)有的光纖耦合方法主要采用的是光學自適應(yīng)、錐形光纖、光纖章動等,尚未出現(xiàn)實質(zhì)性突破,光纖高效耦合技術(shù)仍是當前空間激光通信系統(tǒng)的主要難題之一。


(三)大氣補償技術(shù)


當空間激光通信技術(shù)應(yīng)用在星地、空空和空地等鏈路時,激光在穿越大氣層的過程中受大氣湍流影響,在傳輸時會出現(xiàn)接收功率抖動,導致系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼,這在高速激光通信中更加明顯。為解決這一問題,采用高精度實時波前畸變校正技術(shù)是抑制大氣湍流對傳輸光束波前影響的有效方法,即通過哈特曼傳感器進行多孔徑波面探測,在一定程度上能夠矯正波前畸變。但該技術(shù)的主要難點在于激光到達角起伏補償、波面變形補償和空中飛行時附面層影響補償,可通過探測系統(tǒng)引入波前畸變補償鏡技術(shù)進行聯(lián)合校正。


近年來有關(guān)大氣信道的研究成果頗豐。例如,2018年開展的基于部分相干載波的大氣高速傳輸研究,由有源鎖模光纖激光器泵浦色散位移光纖而產(chǎn)生的超連續(xù)譜光源作為部分相干高速載波,在1 km大氣湍流信道中,相比于相干光源,采用部分相干光載波源能有效抑制大氣湍流造成的光強閃爍。而后,證明了可將全光時分復用(OTDM)技術(shù)應(yīng)用在部分相干光通信系統(tǒng)中以提升傳輸速率,最高速率達到了16 Gb/s。


(四)光機電設(shè)計技術(shù)


為減小自由空間的功率損耗,提高發(fā)射光學系統(tǒng)增益,需要通信光束以近衍射極限角發(fā)射。在保證發(fā)射光學口徑的基礎(chǔ)上,提高光束發(fā)射增益對光纖耦合技術(shù)、光束整形技術(shù)、望遠鏡面型設(shè)計提出了更嚴格的要求。為突破近衍射極限角發(fā)射的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)射激光源的整形準直技術(shù)和高效率光纖耦合技術(shù),亟需通過激光技術(shù)的發(fā)展,研究光纖不同芯徑、束散角與光學系統(tǒng)匹配的優(yōu)化選取方法。


對于光學基臺技術(shù),要求對光學系統(tǒng)進行模塊化、輕量化設(shè)計,且能滿足未來空間激光通信網(wǎng)絡(luò)一點對多點動中通同時傳輸。與此同時,激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用促成了多行業(yè)的標準化,如基于激光技術(shù)的激光整形傳輸促成了元件的模塊化和標準化,降低了整機體積與成本。


四、

空間激光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢


(一)高速率


隨著空間激光通信高速調(diào)制解調(diào)和傳輸技術(shù)的快速發(fā)展,未來星地激光通信鏈路速率有望達到100 Gb/s量級。高速激光通信采用高階調(diào)制方式如正交相移鍵控(QPSK)、正交振幅調(diào)制(QAM)和復用方式如波分復用(WDM)、時分復用(TDM)、軌道角動量復用(OAM),短距離(<1 km)速率可達 Tb/s 量級。近年來,國內(nèi)外高速無線激光通信技術(shù)的主要發(fā)展現(xiàn)狀如圖2所示。


圖2 國內(nèi)外高速無線激光通信技術(shù)的主要發(fā)展現(xiàn)狀

 注:1E+0n表示 1×10n ;QPSK代表正交相移鍵控;QAM-OAM-WDM代表正交振幅調(diào)制–軌道角動量復用–波分復用;QPSK-OAM代表正交相移鍵控–軌道角動量復用;OAM-PM-WDM代表軌道角動量復用–偏振復用–波分復用;QAM-WDM代表正交振幅調(diào)制–波分復用;QAM代表正交振幅調(diào)制;QPSK-OAM-WDM代表正交相移鍵控–軌道角動量復用–波分復用;OAM-WDM代表軌道角動量復用–波分復用;OFDM-OAM-WDM代表正交頻分復用–軌道角動量復用–波分復用;QAM-OAM-WDM代表正交振幅調(diào)制–軌道角動量復用–波分復用;DWDM代表密集波分復用;VMDM-OFDM代表矢量模分復用–正交頻分復用;QPSK-WDM代表正交相移鍵控–波分復用;QPSK-PM代表正交相移鍵控;QDWDM代表密集波分復用。


國外在空間激光通信技術(shù)高速率方面的主要研究進展有:2009年,日本電氣株式會社(NEC)實驗室利用QPSK和多路輸入/輸出(MI/MO)相干檢測方法實現(xiàn)了112 Gb/s試驗;南加州大學采用12路QAM-2路偏振-42路波分技術(shù)在室內(nèi)1m的距離上實現(xiàn)了100 Tb/s自由空間光通信。2016年,沙特國王大學采用12路WDM和16-QAM調(diào)制技術(shù)在室外11.5m的距離上進行了2.2 Tb/s自由空間光高速通信實驗,并在2017年采用3.6 b/s/Hz的頻譜效率32-QAM調(diào)制在室外干燥的沙漠地區(qū)100m的距離上突破了1.08 Tb/s自由空間光通信。


通過國際合作交流,我國在空間激光通信技術(shù)高速率方面的研究取得了重要進展(見圖2)。具體有:華中科技大學開展了一系列OAM超高速無線光傳輸試驗,實驗室內(nèi)最高傳輸速率可達1.086 Pb/s。該研究是在較短距離上的超高速無線光傳輸,但傳輸速率方面已達到了國際領(lǐng)先水平。另外,在長距離高速空間激光傳輸研究方面也取得了一定進展,如2018年長春理工大學與浙江大學合作,采用3路密集波分復用(DWDM)的QPSK 調(diào)試單路載波40 Gb/s,在1 km距離開展了速率120 Gb/s 的自由空間光通信實驗,而后又突破了單路載波128 Gb/s和3路DWDM總速率384 Gb/s大氣傳輸。


(二)網(wǎng)絡(luò)化


隨著全球化和信息技術(shù)的發(fā)展,亟需建設(shè)具有不依托地面網(wǎng)絡(luò)、無縫覆蓋全球、高帶寬和抗毀性能的空間網(wǎng)絡(luò)。因此,依托空間激光通信技術(shù)實現(xiàn)的天基寬帶傳送網(wǎng)絡(luò)是今后發(fā)展的重要趨勢。


空間激光通信技術(shù)逐漸從點對點模式向中繼轉(zhuǎn)發(fā)和構(gòu)建激光網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。由于激光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要難點在于激光發(fā)散角小、光信號動態(tài)接入以及受空間環(huán)境影響大等,因此構(gòu)建激光通信網(wǎng)絡(luò)時,需突破“一對多”的激光通信技術(shù)難題、研究動態(tài)路由解決接入方案、尋求激光通信和微波聯(lián)合通信體制。長春理工大學提出的采用旋轉(zhuǎn)拋物面結(jié)構(gòu)設(shè)計一點對多點光學收發(fā)天線,實現(xiàn)多顆衛(wèi)星間激光通信組網(wǎng),光學原理簡單,是探索解決這一難點的重大突破。


(三)多用途


隨著空間激光通信技術(shù)的逐漸成熟,空間激光通信的高調(diào)制速率、遠傳輸距離和低能耗的優(yōu)點逐漸凸顯。目前,空間激光通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于星間、星空、空空、空地等鏈路的寬帶數(shù)據(jù)傳輸,并逐漸向深空探測、水下和地面接入通信擴展,用途越來越廣。


深空探測是人類對月球、遠距離天體或空間開展的探測活動,是了解太陽系及宇宙,揭示宇宙起源與演變,拓展人類生存空間的必然選擇。月球探測工程的實施拉開了我國深空探測的序幕,隨后又實施了火星探測工程。水下無線光通信作為一種新興通信技術(shù),具有容量大、帶寬高、保密性好、抗干擾能力強等優(yōu)勢,已成為世界大國競相發(fā)展的一項重要通信技術(shù)。利用可見光進行數(shù)據(jù)通信的無線光傳輸技術(shù)兼具照明、通信和控制定位等功能,易與現(xiàn)有基礎(chǔ)照明設(shè)施相融合,且符合國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略思想,逐漸成為未來智能時代超高速泛在光聯(lián)網(wǎng)的主要寬帶傳輸方法。另外,在一些無法鋪設(shè)光纜的特殊應(yīng)用場合,如海島之間、城市樓宇間、野外復雜環(huán)境等,空間激光通信技術(shù)可起到光纖通信技術(shù)所無法替代的作用。


(四)一體化


由于激光在高速通信和精密測距方面具有優(yōu)勢,近年來激光測距與通信一體化技術(shù)越來越受到重視。激光測距與通信一體化設(shè)計是以高速通信為主,兼顧精密測距,使用同一束激光和硬件平臺實現(xiàn)測距和信息傳輸,進而實現(xiàn)同一套設(shè)備完成測距和通信的雙重功能。2013年NASA的LLCD系統(tǒng)已經(jīng)成功實施月地高速激光通信與高精度測距的在軌演示驗證,測距精度達到3 cm;2014年,北京遙測技術(shù)研究所完成了基于相干通信的測距和高速通信一體化的設(shè)計;2015年,長春理工大學提出了空間目標測距、成像、通信一體化方案,其中激光通信信標光發(fā)射/接收和激光測距光發(fā)射/接收共用一個光學天線。


此外,激光和微波通信技術(shù)的融合,也是目前學術(shù)研究的熱點,主要包括激光與微波收發(fā)融合、數(shù)據(jù)處理融合、微波信號的激光調(diào)制和產(chǎn)生等。目前,微波光子技術(shù)逐漸發(fā)展成熟,并已應(yīng)用于雷達信號的激光傳輸和處理,未來該技術(shù)也將在激光與微波融合通信系統(tǒng)中應(yīng)用。


(五)多譜段


隨著多種光譜段激光技術(shù)的進步,從紫外到紅外,甚至是太赫茲波段,均已出現(xiàn)了可應(yīng)用的激光技術(shù)。由于各譜段在抗電磁干擾、云霧穿透能力、自組網(wǎng)等方面的優(yōu)勢各有不同,因此,未來空間激光通信利用不同譜段通信系統(tǒng)的優(yōu)勢,將大力發(fā)展紫外、可見、中紅外、太赫茲等多譜段結(jié)合的通信模式。同時,加強多譜段通信的深入研究,以期通過多譜段聯(lián)合應(yīng)用來實現(xiàn)不同環(huán)境條件下的不間斷無障礙通信。


與空間激光通信技術(shù)相比,紫外無線光通信技術(shù)無需嚴格的捕獲、瞄準、跟蹤就可實現(xiàn)非直視通信,在自組網(wǎng)、復雜電磁環(huán)境及特殊地形等應(yīng)用中優(yōu)勢明顯。加州理工大學于2009年理論研究了紫外光散射模型及探測器、調(diào)制方式的影響并進行了試驗驗證。太赫茲無線光通信方面,近年來也取得了突破性成果,中國工程物理研究院的太赫茲科研團隊于2017年利用頻率0.14 THz載波,成功開展了單路實時速率5 Gb/s的21 km遠距離高速無線傳輸試驗。


五、

政策建議


目前,國內(nèi)外在空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展均未形成規(guī)模,鑒于該技術(shù)的巨大發(fā)展?jié)摿?,世界各國積極投入人力、物力開展相關(guān)研究,并引導相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來,歐洲、美國等國家或地區(qū)已在空間激光通信技術(shù)方面對星地、星間、空空等鏈路進行了部分商用化測試,我國也完成了相關(guān)的演示驗證工作。因此,在這一領(lǐng)域我國與歐美等發(fā)達國家和地區(qū)的差距較小,在某些方面還具有一定的后發(fā)優(yōu)勢,但核心元器件依賴進口的問題尚未解決。為此,通過國家政策傾斜,加強頂層設(shè)計,重點突破卡脖子技術(shù)難題,推進空間激光通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,使我國在該領(lǐng)域能夠追趕甚至是達到領(lǐng)先水平。為推動空間激光通信技術(shù)的發(fā)展,提出如下政策建議。


(一)實施基礎(chǔ)研究計劃


空間激光通信技術(shù)的發(fā)展沿用了很多光纖通信及光學設(shè)計的技術(shù),但根據(jù)新的應(yīng)用特點會形成新的顛覆性技術(shù),需要加強基礎(chǔ)研究以取得突破。因此,建議盡快實施以高等院?;A(chǔ)科研為主的無線激光寬帶傳輸與組網(wǎng)基礎(chǔ)科學問題研究計劃,在重點核心技術(shù)上取得突破,使我國盡快在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。


(二)重視核心元器件的研發(fā)

 

光電子、光學核心元器件的工藝水平制約了我國空間激光通信技術(shù)的發(fā)展,且進口依賴度高。因此,建議組織元器件研究單位、高等院校及企業(yè)開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),并大力扶持技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。利用我國在光纖通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域引領(lǐng)世界技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)勢,面向未來空間信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,努力實現(xiàn)核心元器件的自主知識產(chǎn)權(quán)。


(三)積極參與空間激光通信技術(shù)標準的制定


隨著空間激光通信技術(shù)的成熟并逐漸商用化,其技術(shù)標準的制定尤為重要。因此,建議從國家層面積極引導實施空間激光通信技術(shù)標準計劃。通過組織高等院校、科研機構(gòu)及相關(guān)企業(yè)開展技術(shù)標準研究,積極參與國際標準的制定,促進我國空間激光通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。


(四)引導相關(guān)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展


隨著空間激光通信技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,相關(guān)產(chǎn)業(yè)已逐漸形成,需正確地引導并促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。因此,建議對我國空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行合理規(guī)劃,引導高等院校、科研機構(gòu)和企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)合作,利用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢形成有效的成果轉(zhuǎn)化,并促進產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展壯大。


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