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  • 2019年8月25日
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    中國成功完成星地高速激光通信實驗 秒速達5GB

 
                         資料圖:“墨子”量子衛星與地面站進行通信試驗

  中國科學院網站1月20日報道,我國首次開展的星地高速相干激光通信試驗成功,此次試驗是國內首次在軌相干激光通信試驗,由2016年8月16日發射的“墨子”量子衛星進行,成功達到了5.12Gbps數據、圖片和視頻的傳輸速率能力。

  此次由中科院上海光學精密機械所牽頭研制的星地高速相干激光通信載荷是2012年在中科院支持下啟動,2016年8月16日實驗載荷搭載“墨子號”量子衛星發射升空,2016年12月28日至2017年1月15日開展了首輪在軌測試,實現了星地距離1000公里以上,低仰角(20度左右)情況下,下行單路通信速率5.12Gbps,并成功進行了圖像傳輸,圖片清晰;同時也進行上行PPM調制直接通信,通信速率20Mbps。

  星地相干激光通信載荷總指揮陳衛標介紹,這是我國首次開展星地高速相干激光通信試驗,在軌測試的完成,表明該載荷已具備持續開展雙向激光通信實驗的能力,對我國高速相干激光通信技術來說,具備里程碑的意義。

                                  5.12Gbps速率下圖像傳輸效

  激光通信具有通信速率高、保密性強等優點,是未來空間寬帶骨干網的首選。其中相干激光通信技術具有十 Gbps 量級通信速率、接收靈敏度高、可全天時工作等技術優點,是未來空間高速通信組網的重要手段,成為國內外數據中繼、寬帶通信組網的主流方案。歐美都在著手開展相關研究,目前歐空局的歐洲數據中繼計劃已經采用了相干激光通信技術實現了1.8Gbps 在軌應用,美國激光中繼計劃實現了2.88Gbps 演示驗證。

  星地高速相干激光通信實驗載荷由上海光機所牽頭負責,上海微小衛星研究中心、上海技術物理研究所、光電技術研究所等研制單位合作。該載荷采用相干激光通信體制,最高通信速率達到5.12Gbps,同時具備多速率切換,數據、圖片和視頻等多業務傳輸的能力,用以驗證相干激光通信技術用于星間和星地鏈路的可行性,為組網應用奠定基礎。

                           低仰角過境時的通信速率5.12Gbps時的通信距離和誤碼率

此次試驗是世界首次1550nm波段相干激光通信在軌試驗。激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。相干激光通信技術具有接收靈敏度高、可全天時工作等特點,是未來空間高速通信組網的重要手段,可克服高分辨率成像衛星等數據傳輸有限的瓶頸,特別適用于空間超遠距離(數萬公里)衛星間的高速激光通信。

  相比第一代的幾十、數百Mbps速率的直接探測激光通信技術,第二代的空間相干激光通信技術速率可達到數Gbps,乃至數十Gbps,是國際上高度關注的前沿高科技技術。

  在這之前,歐美等發達國家已投入大量人力物力開展激光通信技術研究。2007年,歐空局率先與美國合作,在兩顆衛星之間,采用1064nm波段、多路復接方式實現了5.6Gbps的相干激光通信。2013年,美國宇航局在月球和地球之間建立了激光鏈路,演示激光通信的下載和上傳數據的能力。2014年6月6日,美國航天局宣布利用激光束把一段時長37秒的高清視頻,從國際空間站傳輸到地面,只用了3.5秒,而傳統技術下載需要至少10分鐘。2015年,歐空局又實現了低軌與高軌衛星之間的相干激光通信,通信速率達到1.8Gbps,開辟了利用相干激光通信進行數據中繼的先河。




 

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