近日,搭載首顆量子科學實驗衛星發射升空的相干激光通信載荷“浮出水面”。這是我國首次開展的星地高速相干激光通信試驗,已具備5.12Gbps數據、圖片和視頻的傳輸速率能力。(下圖是以5.12Gbps速率下傳實時接收的圖像)
世界首次1550nm波段相干激光通信在軌試驗
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。
具備雙向通信實驗的條件
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。
此次由中科院上海光機所牽頭研制的空間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20 Mbps。
高速相干激光通信載荷總指揮陳衛標介紹,這是我國首次開展空間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。