近日，搭載首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空的相干激光通信載荷“浮出水面”。這是我國(guó)首次開(kāi)展的星地高速相干激光通信試驗(yàn)，已具備5．12Gbps數(shù)據(jù)、圖片和視頻的傳輸速率能力。（下圖是以5．12Gbps速率下傳實(shí)時(shí)接收的圖像）

世界首次1550nm波段相干激光通信在軌試驗(yàn)

此次試驗(yàn)是世界首次1550nm波段相干激光通信在軌試驗(yàn)。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(shù)具有接收靈敏度高、可全天時(shí)工作等特點(diǎn)，是未來(lái)空間高速通信組網(wǎng)的重要手段，可克服高分辨率成像衛(wèi)星等數(shù)據(jù)傳輸有限的瓶頸，特別適用于空間超遠(yuǎn)距離（數(shù)萬(wàn)公里）衛(wèi)星間的高速激光通信。

相比第一代的幾十、數(shù)百M(fèi)bps速率的直接探測(cè)激光通信技術(shù)，第二代的空間相干激光通信技術(shù)速率可達(dá)到數(shù)Gbps，乃至數(shù)十Gbps，是國(guó)際上高度關(guān)注的前沿高科技技術(shù)。

具備雙向通信實(shí)驗(yàn)的條件

在這之前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已投入大量人力物力開(kāi)展激光通信技術(shù)研究。2007年，歐空局率先與美國(guó)合作，在兩顆衛(wèi)星之間，采用1064nm波段、多路復(fù)接方式實(shí)現(xiàn)了5．6Gbps的相干激光通信。2013年，美國(guó)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(shù)據(jù)的能力。2014年6月6日，美國(guó)航天局宣布利用激光束把一段時(shí)長(zhǎng)37秒的高清視頻，從國(guó)際空間站傳輸?shù)降孛?，只用?．5秒，而傳統(tǒng)技術(shù)下載需要至少10分鐘。2015年，歐空局又實(shí)現(xiàn)了低軌與高軌衛(wèi)星之間的相干激光通信，通信速率達(dá)到1．8Gbps，開(kāi)辟了利用相干激光通信進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的先河。

此次由中科院上海光機(jī)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(dòng)，2016年8月16日搭載“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星發(fā)射升空，2016年12月28日至2017年1月15日開(kāi)展了首輪在軌測(cè)試，實(shí)現(xiàn)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(jìn)行了圖像傳輸，圖片清晰；同時(shí)也進(jìn)行上行PPM調(diào)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(wèi)標(biāo)介紹，這是我國(guó)首次開(kāi)展空間高速相干激光通信試驗(yàn)，在軌測(cè)試的完成，表明該載荷已具備持續(xù)開(kāi)展雙向激光通信實(shí)驗(yàn)的能力，對(duì)我國(guó)高速相干激光通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，具備里程碑的意義。