激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。激光是一種新型光源，具有亮度高、方向性強、單色性好、相干性強等特征。按傳輸媒質(zhì)的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為傳輸媒質(zhì)的激光通信。光纖通信是利用光纖傳輸光信號的通信方式。
激光通信系統(tǒng)組成設(shè)備包括發(fā)送和接收兩個部分。發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學(xué)發(fā)射天線。接收部分主要包括光學(xué)接收天線、光學(xué)濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過光學(xué)發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學(xué)接收天線將激光信號接收下來，送至光探測器，光探測器將激光信號變?yōu)殡娦盘?，?jīng)放大、解調(diào)后變?yōu)樵瓉淼男畔ⅰ?
北京時間6月3日早間消息，據(jù)報道，索尼宣布，已成立一家“太空設(shè)備”新公司，致力于制造和供應(yīng)一些設(shè)備，使軌道上的小型衛(wèi)星能夠通過激光束相互通信。這家公司名為“索尼空間通信公司”(Sony Space Communications Corp)，于周三注冊，旨在利用激光技術(shù)來避免無線電技術(shù)的瓶頸。索尼稱，這些設(shè)備將在太空衛(wèi)星和“與地面站通信的衛(wèi)星”之間工作。
索尼并未說明其太空設(shè)備何時商用、是否已有客戶排隊，或者到目前為止已經(jīng)在這項技術(shù)上投入了多少資金。當(dāng)前，大約有12000顆衛(wèi)星在軌。隨著發(fā)射成本的降低，預(yù)計這一數(shù)字在未來幾年將迅速增加。如今，SpaceX和亞馬遜等公司正在建立龐大的近地衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，以便將互聯(lián)網(wǎng)通信傳輸?shù)饺蚋鞯亍?
索尼空間通信公司社長Kyohei Iwamoto在一份聲明中稱：“軌道上使用的數(shù)據(jù)量也在逐年增加，但可用的無線電波數(shù)量卻有限。”據(jù)悉，SpaceX公司已經(jīng)自己制造了激光通信設(shè)備，并于去年年底首次在其“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星上使用。索尼還表示，其激光通信技術(shù)的測試于2020年取得成功。當(dāng)時，索尼通過激光將高清圖像數(shù)據(jù)從國際空間站(ISS)傳輸?shù)饺毡镜囊粋€地面站。
五角大樓計劃中的網(wǎng)狀通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的每一顆衛(wèi)星都可以有多達四條激光鏈路，這樣它們就可以與其他衛(wèi)星、飛機、船只和地面站進行通信。衛(wèi)星間的光學(xué)鏈路對于美國軍方的近地軌道星座的成功至關(guān)重要，該星座將用于多星球間的數(shù)據(jù)通信。激光可以提供比傳統(tǒng)射頻通信更高的傳輸數(shù)據(jù)速率，但也要昂貴得多。
美國軍方最近為126顆星座計劃授予了近18億美元的合同，美國的公司將分別制造這些衛(wèi)星，這些公司開發(fā)了一種用于點對多點傳輸?shù)囊粚Χ喙馔ㄐ偶夹g(shù)，這項技術(shù)可以大幅度減少終端的需求，從而有助于降低建造星座的成本。
美國軍方前幾天還授予美國兩家公司一份價值170萬美元的小型企業(yè)創(chuàng)新研究合同，這兩家公司需要在未來兩年內(nèi)展示該技術(shù)。美國的一家公司在1月份贏得了美國空軍SBIR的另一份合同，該合同旨在開發(fā)一種光學(xué)終端，將衛(wèi)星與軍用戰(zhàn)斗機連接起來。其實在2019年與波音公司合作的一個項目中就首次展示了點對多點光通信，此后該技術(shù)不斷成熟。
一對多連接由一種稱為托管光通信陣列(簡稱MOCA)的設(shè)備實現(xiàn)，它的獨特之處在于它非常模塊化，MOCA托管光通信陣列可以使光學(xué)衛(wèi)星間鏈路與多個其他衛(wèi)星通信。在傳統(tǒng)的激光通信中，一切都是點對點的，是一對一的關(guān)系。有了MOCA，一條衛(wèi)星間光鏈路可以與40顆不同的衛(wèi)星通話。這個技術(shù)不只是建造衛(wèi)星星座成本降低這一個好處，如果節(jié)點的成本降低，就有機會實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)不同的服務(wù)級別。
前段時間，我國的北斗衛(wèi)星進行了激光通信實驗，成功將信號以激光的形式傳輸?shù)降孛娼邮照荆@對于未來衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的高速通信具有非凡意義，使用激光通信可以讓衛(wèi)星每秒傳輸幾千兆的數(shù)據(jù)，我們?nèi)粘Ｉ钪邢螺d速度每秒也就幾兆到十幾兆，而激光通信一旦實現(xiàn)，下載速度可以達到一秒幾個GB，未來甚至能向TB級發(fā)展。
目前，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)與全球137個國家簽署了合作協(xié)議，在世界范圍內(nèi)具有一定的影響力，并且未來還將不斷進行拓展，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)雖然是第三套成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但擁有數(shù)量最多的衛(wèi)星，甚至超過了GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量，目前北斗導(dǎo)航系統(tǒng)無論是在軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，若能實現(xiàn)激光通信將為世界帶來福音。
在激光技術(shù)的應(yīng)用方面，雖然我國處于領(lǐng)先地位，但激光通信的實現(xiàn)并不容易，因為激光通信本質(zhì)是光學(xué)結(jié)構(gòu)，所以容易受到復(fù)雜地形以及天氣的干擾，但此次實驗的科研人員表示，目前北斗衛(wèi)星上測試的激光通信已經(jīng)可以在大型城市以及具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸，可見這個問題已經(jīng)被我國克服。
激光通信技術(shù)其實早在上世紀(jì)60年代就有國家開始研究了，但一直無法克服受大氣影響這個問題，當(dāng)激光穿過大氣層時，氣流波動造成地面接收站收到的光信號減弱，甚至無法讀取，但這一問題被我國解決了，我國科研人員研發(fā)出一種可以通過電荷改變形狀的望遠鏡鏡面，減少大氣流動帶來的影響，使得光信號可以正常接收。
值得一提的是，在激光通信領(lǐng)域我國比西方起步晚了幾十年，但如今卻被我國反超，其實我國早就使用了激光通信技術(shù)，比如量子衛(wèi)星“墨子號”以及 “實踐號”衛(wèi)星都使用了激光通信，傳輸速度更是創(chuàng)下了紀(jì)錄，而且我國科研人員表示未來還要將地面接收站小型化，裝在車?yán)飳崿F(xiàn)移動部署，一旦成功將徹底改變衛(wèi)星通信，造福全世界。
激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。激光頻率范圍寬廣、可調(diào)諧性強、單色性好、強度高、方向性好、相干性好、發(fā)散角度小、能量集中等眾多優(yōu)點，因此激光通信具有通信容量大、保密性強、結(jié)構(gòu)輕便等優(yōu)點。
歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)激光通信行業(yè)研究起步較早，產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)水平處于全球領(lǐng)先地位，對激光通信的應(yīng)用開發(fā)也較為深入，是全球激光通信主要的生產(chǎn)及需求區(qū)域，我國激光通信行業(yè)起步較晚，時間發(fā)展較短，但近幾年國內(nèi)激光通信行業(yè)發(fā)展較快，已有少量企業(yè)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
《2022年全球及中國激光通信產(chǎn)業(yè)深度研究報告》
顯示，隨著全球激光通信技術(shù)水平的不斷提升，其應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展，全球市場應(yīng)用規(guī)模不斷增加，2021年，全球激光通信市場規(guī)模增速超過30%，而中國激光通信市場規(guī)模增速更是超過50%。
從下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，由于激光通信技術(shù)還不夠成熟或應(yīng)用成本還非常高，目前激光通信在民事領(lǐng)域的應(yīng)用較少，主要應(yīng)用在軍事方面，許多國家均在發(fā)展軍事方面的激光光纖通信系統(tǒng)，比如由美國軍領(lǐng)域研制應(yīng)用于海軍的“小石城”和ALFOT以及陸軍的MXC3計劃等。
從市場供需情況來看，北美、歐洲及日本地區(qū)是全球主要的激光通信供應(yīng)市場，同時也是全球主要的激光通信需求市場，占據(jù)全球大部分的市場份額。中國激光通信行業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展迅速，近幾年國內(nèi)激光通信供應(yīng)能力及需求市場均保持持續(xù)快速增長，為全球激光通信市場進一步發(fā)展持續(xù)注入新的動力。
從政策方面來看，美國、歐洲、日本等均在激光通信技術(shù)領(lǐng)域投入巨資進行相關(guān)技術(shù)研究和在軌試驗，對激光通信所涉及的各項關(guān)鍵技術(shù)展開了全面深入地研究，不斷推動激光通信相關(guān)技術(shù)邁向工程實用化。中國近幾年也逐步加大對激光通信行業(yè)的政策傾斜，不斷推進激光通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等政策措施，促使我國激光通信行業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展。
從市場競爭來看，全球激光通信市場集中度較高，生產(chǎn)企業(yè)主要集中于歐美日等發(fā)達國家及地區(qū)，這些地區(qū)激光通信行業(yè)起步較早，技術(shù)研發(fā)實力強，產(chǎn)品性能優(yōu)異，并已形成較強的品牌化效應(yīng)。全球領(lǐng)先的代表性企業(yè)有Tesat-Spacecom、HENSOLDT、AIRBUS、Astrobotic Technology、Optical Physics Company、Laser Light Communications等。
從發(fā)展前景來看，全球激光通信行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平將不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，尤其是中國激光通信行業(yè)在國家政策的支持下將迎來黃金發(fā)展期，中國激光通信行業(yè)無論是從技術(shù)層面、產(chǎn)品層面還是從應(yīng)用層面都將實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，中國將成為全球主要的激光通信需求市場之一，行業(yè)發(fā)展前景極好。
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