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、光調制器和光學發(fā)射天線。接收部分主要包括光學接收天線、光學濾波器、光探測器。要傳送的信息送到與激光器相連的光調制器中，光調制器將信息調制在激光上，通過光學發(fā)射天線發(fā)送出去。在接收端，光學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?，經放大、解調后變?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“太空設備”新公司，致力于制造和供應一些設備，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，旨在利用激光技術來避免無線電技術的瓶頸。索尼稱，這些設備將在太空衛(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備何時商用、是否已有客戶排隊，或者到目前為止已經在這項技術上投入了多少資金。當前，大約有12000顆衛(wèi)星在軌。隨著發(fā)射成本的降低，預計這一數(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，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?！睋?jù)悉，SpaceX公司已經自己制造了激光通信設備，并于去年年底首次在其“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星上使用。索尼還表示，其激光通信技術的測試于2020年取得成功。當時，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)星間的光學鏈路對于美國軍方的近地軌道星座的成功至關重要，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，這項技術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展示該技術。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)絡體系結構，從而實現(xiàn)不同的服務級別。
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?，這對于未來衛(wèi)星網(wǎng)絡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)，我們日常生活中下載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，我國的北斗導航系統(tǒng)已經與全球137個國家簽署了合作協(xié)議，在世界范圍內具有一定的影響力，并且未來還將不斷進行拓展，我國的北斗導航系統(tǒng)雖然是第三套成熟的衛(wèi)星導航系統(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，目前北斗導航系統(tǒng)無論是在軍用領域還是民用領域都發(fā)揮著重要作用，若能實現(xiàn)激光通信將為世界帶來福音。
在激光技術的應用方面，雖然我國處于領先地位，但激光通信的實現(xiàn)并不容易，因為激光通信本質是光學結構，所以容易受到復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，可見這個問題已經被我國克服。
激光通信技術其實早在上世紀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，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，裝在車里實現(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、結構輕便等優(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，產品研發(fā)及生產技術水平處于全球領先地位，對激光通信的應用開發(fā)也較為深入，是全球激光通信主要的生產及需求區(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。
《2022年全球及中國激光通信產業(yè)深度研究報告》
顯示，隨著全球激光通信技術水平的不斷提升，其應用領域得到不斷拓展，全球市場應用規(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%。
從下游應用領域來看，由于激光通信技術還不夠成熟或應用成本還非常高，目前激光通信在民事領域的應用較少，主要應用在軍事方面，許多國家均在發(fā)展軍事方面的激光光纖通信系統(tǒng)，比如由美國軍領域研制應用于海軍的“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，近幾年國內激光通信供應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領域投入巨資進行相關技術研究和在軌試驗，對激光通信所涉及的各項關鍵技術展開了全面深入地研究，不斷推動激光通信相關技術邁向工程實用化。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產業(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，技術研發(fā)實力強，產品性能優(yōu)異，并已形成較強的品牌化效應。全球領先的代表性企業(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)生產技術水平將不斷提升，應用領域將更加廣泛，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)無論是從技術層面、產品層面還是從應用層面都將實現(xiàn)質的飛躍，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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