下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
中国对空间激光通信的研究开始于20世纪90年代，以电子科技大学和中国科学院上海光学精密机械研究所（中科院上海光机所）为主要代表，着眼于自由空间激光通信技术攻关。21世纪，哈尔滨工程大学、长春理工大学、中科院上海光机所、中国航天科技集团公司五院西安分院等开始了卫星激光通信工程整机研制，并先后开展了多次激光通信的在轨试验。
2011年8月16日，中国首颗海洋动力环境监测卫星“海洋二号”在轨交付使用。在轨运行期间，搭载在“海洋二号”上的星地激光通信终端，成功进行了中国首次星地激光通信链路数据传输试验，成为中国卫星通信技术发展史上的一个重要里程碑。
2011年10月25日，我国成功进行了星地激光链路捕获跟踪试验，实现了中国首次高精度高稳定的双向快速捕获和全链路稳定跟踪。2011年11月10日，中国首次星地激光通信链路数据传输试验获得成功，上行数据传输速率为20 Mbit/s。2011年11月24日，星地激光高速数据传输试验成功，下行数据传输速率为达到504 Mbit/s，通信体制为强度调制/直接探测。
2007年，中科院上海光机所刘立人研究员在国内首次提出了空间相干激光通信的概念，旨在解决星间远距离和高码率对激光终端带来的巨大挑战，并在科技部项目的支持下，开始对我国相干激光通信核心器件——光学桥接器的攻关工作，在2009年实现了我国首次1 064 nm波长的BPSK调制、零差相干探测通信体制的全光学贯通，开启了我国空间相干激光通信研究的序幕。
2016年，中科院上海光机所在量子科学实验卫星上实现了我国首次星地相干激光通信，采用相干通信体制。其下行数据传输速率达到5.12 Gbit/s，采用BPSK/DPSK两种通信体制兼容方案，通信波长1 550 nm；上行通信速率为20 Mbit/s，通信体制为16PPM，通信波长为20 Mbit/s，采用4孔径平滑大气湍流的影响。
墨子号科学实验卫星及相干激光通信机光机主体如图1-22所示。
图1-22 墨子号科学实验卫星及相干激光通信机光机主体
2017年4月12日，实践十三号卫星发射入轨。在近4万千米远的卫星与地面站之间，成功实现光束信号的快速锁定和稳定跟踪，且传输速率高、通信质量好，最高数据传输速率达5 Gbit/s，通信体制采用波分强度调制/直接探测方案。
2018年8月25日，北斗三号工程M11/M12卫星发射升空，每颗卫星上安装了1个激光通信测量一体化终端。随后在M17/M18、M19/M20、M21/M22等多颗中轨卫星上均安装了激光通信终端，在IGSO卫星上也安装了激光通信终端，成功实现了中国第一次星间激光通信在轨通信测量试验。激光通信终端的工作波长为1 550 nm，数据传输速率最高为1 Gbit/s，测量精度小于5 mm。
2019年12月27日，实践二十号卫星成功发射。实践二十号卫星搭载了中国首套高速高阶相干激光通信终端。2020年内首次在轨验证了QPSK相干体制的激光通信，数据传输速率高达10 Gbit/s。