空间激光通信组网光端机技术研究

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1、航天返回与遥感第32卷第5期52SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2011年10月空问激光通信组网光端机技术研究姜会林胡源宋延嵩丁莹付强董科研赵义武娄岩(长春理工大学，长春130022)摘要随着高分辨率观测技术的发展和高数据率信息传输的迫切需求，研究高速率激光通信的全光网络迫在眉睫。文章介绍了空间激光通信技术的优点及发展趋势，提出了可用于激光通信组网的几种光端机光学原理及系统方案，分析了多反射镜拼接形式光端机的APT控制模型，为空间激光通信链路组网提供了新的技术途径关键词激光通信组网快速捕获和高精度跟踪多反射镜拼接中图分类号：TN929．1文

2、献标识码：A文章编号：1009—8518(2011)05—0052—08ResearchonSpaceLaserCommunicationNetworkJiangHuilinHuYuanSongYansongDingYingFuQiangDongKeyanZhaoYiwuLouYan(ChangChunUniversityofScicenceandTechnology，Changchun130022，China)AbstractWiththedevelopmentofhighresolutionobservationandurgentdemandforhighbitrat

3、edatatransmission，studyinghighbitratelasercommunicationandall-opticalnetworkingisanurgentissue．Inthispa—per，thebasicrequirementofspacelasercommunicationlinkandnetworkingwereanalyzed．Withspecialem-phasisbeinggiventothetechnicaldificultiesandthenewnetworkingopticalprinciples，firstlyanewtech

4、nicalinitiativehasbeenputforward．Then．APTcontrollermodelwithmulti-reflectoroftheoptical-terminal-equip—mentwasanalyzed，whichprovideanewtechnicalwayforthespacelasercommunicationlinkandnetworking．KeywordsSpacelasercommunicationNetworkAcquisitionpointingtrackingDigitalmicro-mirror1引言随着卫星平台所搭

5、载的有效载荷逐渐向高分辨率(高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率)、宽幅盖、高实时性和多传感器复合等方向发展，其原始数据(无压缩)的串行数据传输速率高达几Gbit／s一几十Gbit／s量级。而当前射频通信的通信速率已经接近理论极限，不能直接满足传输速率的要求，卫星载荷获取信息的能力与传输能力之间的矛盾越来越严重，不得不采用数据压缩(影响分辨率)或海量存储(载荷有限，信息实时性差)等权宜之计，严重影响了数据的快速传递与应用，进而阻碍了现代信息化的发展。因此，迫切需求超大容量、超带宽信息传输ll_2】。从解决途径上看，一方面是提高单传输链路带宽，实现海量数据的高保密、抗干

6、扰大容量实时传输；二是采用组网方式，实现陆海空天一体化信息网络，可提高信息的实时性和利用率。从近年来国内外的研究成果和发展看，采用空间激光通信技术及利用空间激光通信组网是解决信息传输问题的最佳途径。收稿日期：2011-04—25基金项目：国家重大科技专项工程。第5期姜会林：空间激光通信组网光端机技术研究532空间激光通信的优点及发展趋势空向激光通信是人们经过多年探索并于近些年取得突破性进展的新技术。由于空间激光通信的一系列优点，它已成为解决微波通信瓶颈、构建天基宽带网、实现对地观测海量数据实时传输的有效手段，具有很大的民用和军事应用潜力。其优势主要体现在：11光波频率高，

7、比微波频率高3～4个数量级，作为通信的载波有更大的利用频带。空间激光通信的技术优势可实现海量数据实时传输，对于地球科学研究、环境灾害监测、军事信息获取等应用意义重大。21光波波长短，与微波相比其发射天线口径成倍减小，同时激光发散角小，能量高度集中，功率相对较低使得通信终端在体积、质量和功耗方面都具有明显优势。例如NASA准备在“自由号”空间站搭载的1．2Gb／s激光通信设备不到91kg(不含太阳能电池)，同等通信容量的微波设备重量为1000kg左右(含太阳能电池)。该特点使得光通信终端易于搭载多种平台，实用化程度高。对于由不同