空間激光通信光端機(jī)發(fā)展水平與發(fā)展趨勢(shì)

王嶺，陳曦，董峰

（1.天津大學(xué)　電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津　300072；2.天津航海儀器研究所，天津　300451）

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空間激光通信光端機(jī)發(fā)展水平與發(fā)展趨勢(shì)

王嶺1，2，陳曦2，董峰1

（1.天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津300072；2.天津航海儀器研究所，天津300451）

摘要：激光通信技術(shù)和傳統(tǒng)通信技術(shù)相比具有極大的優(yōu)越性和廣闊的應(yīng)用前景，其中光端機(jī)是實(shí)現(xiàn)空間激光通信的核心系統(tǒng)。論述了近年來發(fā)達(dá)國(guó)家在光端機(jī)研發(fā)方面所取得的成果，討論了光端機(jī)研發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)。在未來多型平臺(tái)之間進(jìn)行組網(wǎng)激光通信的背景下，對(duì)光端機(jī)上一對(duì)多通信光學(xué)天線的各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了梳理，從幾個(gè)方面評(píng)價(jià)了各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)化通信的光學(xué)天線關(guān)鍵技術(shù)提出了一些新的思考和分析。

關(guān)鍵詞：激光通信；光端機(jī)

1　空間激光通信技術(shù)發(fā)展的歷史沿革

隨著世界對(duì)高速率、海量數(shù)據(jù)通信需求日益增長(zhǎng)，對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)的高速處理和傳輸能力要求也越來越高。特別是高精度對(duì)地觀測(cè)迅速發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時(shí)性要求提高，單通道速率達(dá)到每秒千兆比特量級(jí)，超出了當(dāng)前微波傳輸?shù)哪芰O限［1-4］。目前微波的傳輸速率僅為百兆級(jí)別，G比特帶寬已經(jīng)接近微波通信的極限。和微波通訊相比較，激光頻率約為微波頻率的萬倍以上，在通信中傳輸信息量大、數(shù)據(jù)傳輸速率高，可以作為下一代通信手段滿足未來要求［5，6］。激光通信就是以激光束作為載波進(jìn)行各種數(shù)據(jù)傳輸，除了具有容量大的特點(diǎn)外還具有光學(xué)增益大，發(fā)散角小，抗干擾和抗截獲能力強(qiáng)、系統(tǒng)體積小、質(zhì)量輕、功耗低等壓倒性優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)?zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和自然災(zāi)害等重要情況實(shí)施“現(xiàn)場(chǎng)直播”式偵查，這無論對(duì)國(guó)防安全還是對(duì)國(guó)計(jì)民生都有著重要的意義，因此激光通信是一種國(guó)家戰(zhàn)略通信手段［7］。

自從上世紀(jì)60年代激光問世以來，人們開始探索激光通信技術(shù)的可能性。到了70年代，世界各國(guó)的研究逐漸形成了一些相關(guān)技術(shù)理論。在80年代，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)開始對(duì)激光通信理論開展了一些實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)證工作。到了90年代美日歐各國(guó)開展了各種地面通信驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。從上世紀(jì)末至今激光通信技術(shù)發(fā)展速度迅猛，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家在各種平臺(tái)和鏈路上進(jìn)行了大量激光通信技術(shù)工程化實(shí)驗(yàn)，取得了許多具有里程碑意義成果，標(biāo)志著激光通信技術(shù)走向成熟［8-11］。

表1　典型光端機(jī)的技術(shù)代劃分

2　國(guó)內(nèi)外激光通信光端機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

實(shí)現(xiàn)激光通信的載體叫光端機(jī)。光端機(jī)是實(shí)現(xiàn)空間激光通信技術(shù)的核心，它是以光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，借助APT、自動(dòng)控制等輔助技術(shù)，實(shí)現(xiàn)激光通信的功能。隨著各種平臺(tái)和鏈路激光通信實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，激光通信的核心系統(tǒng)——光端機(jī)的研發(fā)也發(fā)生了質(zhì)的飛躍［12-14］。

2.1國(guó)外光端機(jī)發(fā)展情況

目前，美、日、歐是開展激光通信系統(tǒng)研究的先進(jìn)國(guó)家，對(duì)空間激光通信鏈路理論、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，在不同的平臺(tái)上、不同的鏈路里進(jìn)行了大量、豐富的工程化實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的成果。而完成這些實(shí)驗(yàn)成果的核心系統(tǒng)即光端機(jī)大致經(jīng)歷了兩代的發(fā)展進(jìn)化過程。

表1列出的是典型的激光通信光端機(jī)的型號(hào)。以輕小型化、高速率通信、相干探測(cè)等技術(shù)水平為標(biāo)志，把光端機(jī)分劃為第一代和第二代。第一代光端機(jī)主要用于各種平臺(tái)和鏈路的工程驗(yàn)證試驗(yàn)。德國(guó)LCTSX第二代光端機(jī)的誕生，標(biāo)志著激光通信技術(shù)實(shí)用化的硬件條件接近成熟［15-17］。

第一代光端機(jī)最著名的代表系統(tǒng)是法國(guó)的SELEX系統(tǒng)和日本的LUCE系統(tǒng)。

2.1.1第一代SILEX光端機(jī)

法國(guó)的SILEX光端機(jī)屬于第一代激光通信載荷，它被搭載在多個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)上與多個(gè)國(guó)家的通信系統(tǒng)在不同鏈路條件下進(jìn)行了大量各種具有里程碑意義的激光通信工程實(shí)驗(yàn)，如圖1所示為SILEX光端機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其在ARTEMIS高軌衛(wèi)星的應(yīng)用。

SILEX光端機(jī)的重量約為157公斤，只能單向通信，上行通信速率50Mb/s，信號(hào)探測(cè)方式為直接探測(cè)，信號(hào)發(fā)射功率僅為百毫瓦級(jí)。

2001年，ESA的高軌ARTEMIS衛(wèi)星和法國(guó)的低軌SPOT 4衛(wèi)星搭載了第一代光端機(jī)SILEX系統(tǒng)，成功地進(jìn)行了人類首次LEO對(duì)GEO衛(wèi)星的單向通信實(shí)驗(yàn)，如圖2（a）所示，傳輸距離是40000公里，上行傳輸速率為50M。而后系統(tǒng)又與西班牙特內(nèi)里費(fèi)島的OGS進(jìn)行了上百次的鏈路試驗(yàn)，驗(yàn)證了光端機(jī)APT系統(tǒng)性能，但只有上行鏈路通信成功。2006年12月歐空局ARTEMIS衛(wèi)星搭載的SILEX終端與法國(guó)“神秘”-20飛機(jī)的LOLA光端機(jī)進(jìn)行了上百次激光通信試驗(yàn)，如圖2（b）。通信距離約36000公里，單向傳輸速率為50MbPS，捕獲時(shí)間小于1秒。試驗(yàn)?zāi)康氖钦莆赵趶?fù)雜的天氣狀況從不同的高度接入系統(tǒng)的性能和可靠性，2007年，通過ARTEMIS中繼通信，首次使地面和飛機(jī)的音頻、視頻實(shí)現(xiàn)了同步［18-21］。

圖1　SILEX光端機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用

圖2　SILEX光端機(jī)的激光通信實(shí)驗(yàn)

2.1.2第一代LUCE光端機(jī)

1985年日本為實(shí)現(xiàn)與歐空局的ARTEMIS衛(wèi)星之間的激光連接，研制了與SILEX激光通信終端兼容的第一代LUCE光端機(jī)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用如圖3所示。其總體指標(biāo)和SILEX系統(tǒng)相似，激光發(fā)射機(jī)采用GaAlAs半導(dǎo)體激光二極管，粗跟蹤傳感器采用CCD探測(cè)器，精跟蹤傳感器采用四像限探測(cè)器QD。主要技術(shù)指標(biāo)為：通信波長(zhǎng)平均發(fā)射功率為100mW；調(diào)制模式為非歸零碼直接強(qiáng)度調(diào)制；通信速率為50Mbit/s，誤碼率為10-6；望遠(yuǎn)鏡口徑為260mm；終端質(zhì)量為140kg；通信功耗為220W。這臺(tái)光端機(jī)被搭載在激光通信專用低軌衛(wèi)星OICET上，于2003年9月，LUCE終端在歐空局的光學(xué)地面站進(jìn)行了與Artemis衛(wèi)星的雙向通信試驗(yàn)［22-24］。在2005年9月-2006年2月與歐洲Artemis衛(wèi)星的SILEX系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)世界首次星間雙向激光通信。通信距離為45000公里，發(fā)射傳輸速率為50Mbps，接收速率2Mbps。2006年3月，LUCE與日本（NICT）光學(xué)地面站成功進(jìn)行了雙向光學(xué)通信實(shí)驗(yàn)。2006年6 月7日，LUCE終端與德國(guó)宇航中心移動(dòng)光學(xué)地面站之間實(shí)現(xiàn)激光通信實(shí)驗(yàn)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星與移動(dòng)光學(xué)地面站的激光通信，通信實(shí)驗(yàn)如圖4所示。

此外LUCE光端機(jī)還與西班牙Tenerife、日本東京等地面OGS進(jìn)行了星地激光通信工程試驗(yàn)，日本也憑借LUCE系統(tǒng)一躍成為了激光通信技術(shù)強(qiáng)國(guó)［25-28］。

圖3　LUCE光端機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用

圖4　世界首次衛(wèi)星雙向、多鏈路通信實(shí)驗(yàn)

2.1.3第二代LCTSX光端機(jī)

SILEX項(xiàng)目的成功是空間激光通信的一個(gè)巨大進(jìn)步，但其光端機(jī)重量較大、通信速率較低，還不能作為微波通信的輔助通信手段。作為SILEX系統(tǒng)后續(xù)計(jì)劃的產(chǎn)物，德國(guó)Tesat公司又研發(fā)出LCTSX光端機(jī)，該系統(tǒng)重量不到30公斤，口徑僅125mm，雙向通信速率可達(dá)8Gb/s，采用相干信號(hào)探測(cè)方式，發(fā)射功率為瓦級(jí)［29］，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用如圖5所示。LCTSX沒有專門的信標(biāo)激光器，也沒用采用多像素的焦平面陣列進(jìn)行光束捕獲?？烧{(diào)諧Nd∶YAG激光器發(fā)出的1064mm激光兼具信號(hào)光和信標(biāo)光作用，在捕獲階段適當(dāng)提高輸出功率以降低捕獲難度。通信雙方采用大視場(chǎng)的四象限探測(cè)器（QD）直接捕獲光束，交替進(jìn)行螺旋掃描不斷提高對(duì)準(zhǔn)精度，最終實(shí)現(xiàn)閉環(huán)跟蹤。這樣零信標(biāo)系統(tǒng)節(jié)省了一套光源，同時(shí)減少了終端內(nèi)光學(xué)表面、鍍膜、光軸調(diào)較、光束分合等設(shè)備，而且收發(fā)光束能夠最大程度的共軸傳輸，光路自校準(zhǔn)也相對(duì)容易［30］。從輕小型化、通信速率、探測(cè)方式來看，LCTSX光端機(jī)與第一代光端機(jī)已經(jīng)不可同日而語，這套系統(tǒng)的問世在激光通信技術(shù)的發(fā)展上具有劃時(shí)代的意義。

圖5　LCTSX光端機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用

2008年3月美國(guó)NFIRE衛(wèi)星與德國(guó)TerrSAR—X衛(wèi)星分別搭載LCTSX光端機(jī)在低軌道成功實(shí)現(xiàn)雙向零差相干探測(cè)通信。通信距離為3800至4900公里、傳輸速率為5.625Gbps［31］，如圖6所示。

圖6　德國(guó)TerraSAR-X和美國(guó)NFIRE進(jìn)行星間相干探測(cè)通信

2009年12月TerraSAR-X、NFIRE衛(wèi)星對(duì)美國(guó)夏威夷地面站、西班牙Tenerife島地面站實(shí)現(xiàn)相干探測(cè)通信。通信距離600～1500km、雙向通信速率為5.65Gbps［32］，如圖7所示。

圖7　德國(guó)TerraSAR-X星-地鏈路的光通信實(shí)驗(yàn)

LCTSX光端機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)成功具有非常重大的意義，這是激光通信首次超過微波通信，體現(xiàn)出大帶寬、高速率的優(yōu)勢(shì)，各種技術(shù)突破極大地推進(jìn)了激光通信技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程，并且讓世界認(rèn)可了激光通信技術(shù)的意義［33］。

2.1.4日本第二代光端機(jī)

從2008年開始，日本也在開發(fā)其具有第二代光端機(jī)性能的激光通信光端機(jī)系統(tǒng)，并在高功率光放大器、相干/零差探測(cè)器、精密跟蹤指向系統(tǒng)等方面取得了巨大進(jìn)展，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。比LUCE光端機(jī)在通信速率、重量、和消耗功率方面有了很大的進(jìn)步。其通信能力為雙向速率2.5Gb/s，通信波長(zhǎng)為1.064μm，重量小于35公斤，采用二進(jìn)制相位鍵控調(diào)制/零差探測(cè)，其捕獲和粗跟蹤系統(tǒng)采用同一束光；采用Nd∶YLF crystal waveguides作為光功率放大器，其特點(diǎn)是效率高，體積小，與目前常用的光纖功率放大器相比，其耐宇宙輻射的能力更強(qiáng)（壽命長(zhǎng)15年）［34］。

2.2國(guó)內(nèi)光端機(jī)發(fā)展情況

相比于歐洲、日本和美國(guó)，我國(guó)在空間光通信領(lǐng)域起步較晚，在20世紀(jì)90年代才開始有比較多的研究。但我國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)展迅速，多家單位開展了深入研究，主要機(jī)構(gòu)有哈爾濱工業(yè)大學(xué)和長(zhǎng)春理工大學(xué)等高校，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密研究所和中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所（成都）等中國(guó)科學(xué)院研究單位，以及中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第34所和27所等。值得一提的是，國(guó)內(nèi)不同研究機(jī)構(gòu)的研究方向各有不同，呈現(xiàn)出比較鮮明的特點(diǎn)［35］。

星載對(duì)地通信光端機(jī)的研發(fā)方面，哈工大于2011年進(jìn)行的星地通信實(shí)驗(yàn)取得成功，通信距離為2000公里，速率為504Mbps。

空地通信光端機(jī)的研發(fā)方面，長(zhǎng)春理工大學(xué)空間技術(shù)研究所于2011年實(shí)驗(yàn)成功，通信速率為1.5Gbps，通信距離為17.5公里。

飛機(jī)對(duì)飛機(jī)通信光端機(jī)的研發(fā)方面，長(zhǎng)春理工大學(xué)空間技術(shù)研究于2013年實(shí)驗(yàn)成功，通信速率為2.5Gbps，通信距離為144公里。亦有其他單位的相關(guān)研究也取得了更多成就。

我國(guó)目前在空間光通信領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭良好，下一步應(yīng)該結(jié)合各個(gè)單位的研究特點(diǎn)，加強(qiáng)交流與合作，并爭(zhēng)取在基礎(chǔ)器件研制和最新理論研究上取得突破。

3　未來激光通信光端機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)過近40年的發(fā)展，星間激光通信從理論探索到實(shí)驗(yàn)研究，從地面驗(yàn)證到星載實(shí)驗(yàn)，通信速率從50Mb/s發(fā)展到5.6Gb/s，已經(jīng)步入接近成熟的第二代，距離實(shí)際應(yīng)用越來越近。借助衛(wèi)星激光鏈路組建空間骨干網(wǎng)具備了初步的硬件條件，空間組網(wǎng)是衛(wèi)星激光通信下一步發(fā)展趨勢(shì)。激光通信只有在多平臺(tái)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)才能發(fā)揮其更大價(jià)值，即通過激光鏈路把不同軌道的衛(wèi)星和空間站、飛機(jī)、浮空器、地面的基站（OGS）、艦船、汽車等組成空天陸海為一體的全方位戰(zhàn)略通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)立體的全方位的通信連接。目前美國(guó)、歐洲、日本、俄羅斯等國(guó)家均提出了雄心勃勃的多平臺(tái)間激光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展計(jì)劃［36］。

3.1美國(guó)

美國(guó)提出了多種激光通信衛(wèi)星組網(wǎng)方案，如Teledesic 288星計(jì)劃，Celestri63星計(jì)劃以及過渡系統(tǒng)——TSAT計(jì)劃。TSAT計(jì)劃將于2016年實(shí)施，能夠向全球部署部隊(duì)提供具有高帶寬的衛(wèi)星通信能力，其類似于因特網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括星地通信、星星通信、星船通信等，預(yù)計(jì)達(dá)到的通信速率為10Gbps—40Gbps。主要優(yōu)點(diǎn)是通信速率快、帶寬較高；覆蓋范圍大；各種通信手段互補(bǔ)。主要缺點(diǎn)是多種復(fù)合方式難度較大；結(jié)構(gòu)實(shí)施復(fù)雜，其組網(wǎng)示意如圖9所示。

圖9　美國(guó)TSAT高速信息傳輸空間激光通信組網(wǎng)示意圖

3.2歐洲

隨著歐洲“全球環(huán)境監(jiān)測(cè)與安全”項(xiàng)目的實(shí)施，估計(jì)每天將有6TB的數(shù)據(jù)需要從空中向地面?zhèn)鬏?，以目前的空間激光通信能力，很難保證海量數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性和質(zhì)量；同時(shí)目前歐洲是通過境外地面通信站來獲得地面觀測(cè)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，這嚴(yán)重威脅了歐洲的獨(dú)立自主的戰(zhàn)略方針?；诖耍瑲W洲準(zhǔn)備建立下一代數(shù)據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)（EDRS），將用三顆Alpha SAT中繼衛(wèi)星于45000km軌道高度搭載一個(gè)LCTSX光端機(jī)的升級(jí)版（望遠(yuǎn)鏡口徑增大、通信光功率增大）和一個(gè)Ka波段微波通信終端（通信速率600Mbps），在三顆GEO衛(wèi)星之間以及GEO衛(wèi)星到地面之間的骨干網(wǎng)絡(luò)均采用激光互聯(lián)進(jìn)而覆蓋全球，為氣象、電臺(tái)、監(jiān)測(cè)等特殊用戶提供1.8Gbps高速率遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)，原理如圖10所示［37］。

圖10　歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（EDRS）骨干網(wǎng)激光通信示意圖

3.3日本

日本提出激光與微波通信相結(jié)合的雙層低軌道全球通信組網(wǎng)方案，具體論證了在地球700公里和2000公里的低空中部署兩套衛(wèi)星系統(tǒng)的可行性；衛(wèi)星之間采用激光互聯(lián)技術(shù)進(jìn)行信息傳遞，與地面關(guān)口站的通信鏈路由上層衛(wèi)星負(fù)責(zé)，采用激光鏈路；下層衛(wèi)星負(fù)責(zé)與小型地面站和移動(dòng)用戶（包括個(gè)人移動(dòng)通信）的通信，采用微波鏈路。主要優(yōu)點(diǎn)是雙低軌組合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、覆蓋范圍廣、激光和微波手段復(fù)合。主要缺點(diǎn)是雙軌道實(shí)施難度較大、結(jié)構(gòu)實(shí)施復(fù)雜?？梢詰?yīng)用于星間、星地、地面站與移動(dòng)用戶等多種終端的組網(wǎng)通信，其組網(wǎng)通信示意如圖11所示。

圖11　歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（EDRS）骨干網(wǎng)激光通信示意圖

但是與微波通信技術(shù)較易實(shí)現(xiàn)大范圍、寬覆蓋通信能力相比，目前國(guó)際上的光端機(jī)通信系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的通信，尚未能夠?qū)崿F(xiàn)多平臺(tái)間組網(wǎng)通信，這嚴(yán)重制約了激光通信技術(shù)的快速推廣和在各領(lǐng)域的應(yīng)用。因此未來的光端機(jī)設(shè)計(jì)必須滿足多平臺(tái)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信功能，同時(shí)還要滿足動(dòng)中通、雙工通等要求。

針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)激光通信的這一難題，國(guó)內(nèi)外科研人員提出了多種光端機(jī)設(shè)計(jì)方案，針對(duì)激光通信組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了各種探索，但是尚未有成熟的技術(shù)解決組網(wǎng)通信問題。比如美國(guó)朗訊公司在其專利US6445496B1中提出了一種擴(kuò)大視場(chǎng)型一對(duì)多組網(wǎng)通信的設(shè)計(jì)概念，原理如圖12所示。系統(tǒng)采用擁有較大的焦平面的卡氏系統(tǒng)為發(fā)射端和接收端提供自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，并在接收端焦平面處放置N×N的光纖陣列實(shí)現(xiàn)單個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)空間激光通信。

圖12　光纖陣列型一對(duì)多組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

美國(guó)的Tearbeam公司在其專利US6912360B1提出另一種一對(duì)多組網(wǎng)通信設(shè)計(jì)方案，原理如圖13所示。光端機(jī)D是一個(gè)卡氏系統(tǒng)，其光輸入端與信號(hào)光源耦合指向遠(yuǎn)處的通信光端機(jī)A、B或C，通過調(diào)節(jié)光輸入端的位置進(jìn)行移動(dòng)跟蹤通信實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)激光通信。

圖13　自由空間一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)激光通信示意圖

這兩種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，避免了使用復(fù)雜的APT系統(tǒng)，但是缺點(diǎn)是組網(wǎng)通信范圍小，經(jīng)計(jì)算當(dāng)視場(chǎng)角超過0.5°時(shí)其能量利用率將低于2.1%，且光纖陣列排列密集將會(huì)帶來較為嚴(yán)重的信號(hào)串?dāng)_。

通過激光通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高質(zhì)量、海量信息傳輸是必然趨勢(shì)，也是激光通信技術(shù)廣泛應(yīng)用的必然目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)激光通信組網(wǎng)的核心條件是每個(gè)平臺(tái)對(duì)其他多個(gè)平臺(tái)同時(shí)、動(dòng)態(tài)、大范圍、雙工通信，但是目前國(guó)際上尚未見成熟有效方案實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，因此未來應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)此方向的針對(duì)性研究。

4　總結(jié)與展望

本文對(duì)激光通信技術(shù)的核心系統(tǒng)----光端機(jī)的發(fā)展進(jìn)程進(jìn)行了綜述，分析了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，對(duì)激光通信及其載體光端機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化一體化趨勢(shì)進(jìn)行了分析與評(píng)述。總的來說，不論從理論研究還是應(yīng)用研究實(shí)證分析方面，國(guó)內(nèi)對(duì)激光通信組網(wǎng)技術(shù)和適用于組網(wǎng)通信的光端機(jī)的研究都還處于方案論證階段，這也就意味著許多問題還有非常大的空間有待我們進(jìn)一步的深入探索。

針對(duì)這種現(xiàn)狀，我們的研究應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）及時(shí)跟蹤激光通信網(wǎng)絡(luò)化、一體化的最新研究理論、趨勢(shì)和動(dòng)向，特別是對(duì)具體研究?jī)?nèi)容予以較為深入的關(guān)注。

（2）進(jìn)一步展開對(duì)適用于空間組網(wǎng)通信的光端機(jī)方案進(jìn)行深入的論證和研發(fā)，包括自動(dòng)化設(shè)計(jì)、誤差分析、裝調(diào)方案等，探索新的設(shè)計(jì)原理和方案。

（3）加強(qiáng)激光通信技術(shù)研究成果和民用領(lǐng)域需求的結(jié)合將對(duì)激光通信事業(yè)的快速發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。

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Development Level and Trend for Space Laser Communication Optical Transceiver

WANG Ling1，2，CHEN Xi2，DONG Feng1
（1.School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin University，Tianjin 300072；2.Tianjin Navigational Instruments Institute，Tianjin 300456）

Abstract：Compared with traditional communication technology，laser communication has great advantages and broad application prospects. Optical transceiver is the core of space laser communication system. Optical transceiver achievements in recent years and developments for it have been discussed in this paper. Under the background of more platforms among networks for laser communication，various kinds of optical antennas for optical transceiver have been discussed，including several aspects of advantages and disadvantages. Some new thoughts and analysis on network communication technology of optical antenna have been puts forward.

Key words：laser communication；optical transceiver

中圖分類號(hào)：TN929.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-9870（2016）02-0039-07

收稿日期：2015-09-21

作者簡(jiǎn)介：王嶺（1978-），男，博士，高級(jí)工程師，E-mail：wangling_tju@tju.edu.cn