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1、1,卫星光通信,2,光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。,而卫星光通信更是一种崭新的空间通信手段。利用人造地球卫星,作为中继站转发激光信号，可以实现在多个航天器之间以及航天,器与地球站之间的通信。,3,什么是光通信？,光通信是一种以光波作为传输媒质的,通信方式。光波和无线电波同都属于,电磁波，但光波的频率比无线电波的,频率高，波长比无线电波的波长短。,4,4,通信波段划分及相应传输媒介,频率,Hz,10,1,10,7,10,2,10,6,10,3,10,5,10,4,10,4,10,5,10,3,10,6,10,2,10,7,10,1,10,8,10,0,10,9,10,
2、-1,10,10,10,-2,10,11,10,-3,10,12,10,-4,10,13,10,-5,10,14,10,-6,10,15,自由空间波长（,m,）,电力、电话,无线电、电视,微波,红外线,可见光,双铰线,同轴电缆,光纤,卫星,/,微波,AM,无线电,FM,无线电,频段,划分,传,输,介,质,5,光通信的分类,6,无线光通信也称自由空间光通信（,Free Space Optical Communication,），,简称为,FSO,。,FSO,技术具有高带宽、部署迅速、费用合理等优势。,FSO,技术以激光为,载体，用点对点或点对多点方式实现连接。虽然,FSO,通信不需要光纤而,是以
3、空气为介质，但由于其设备以发光二极管或激光二极管为光源，因,此又有“无线光纤”之称。,7,卫星一,地面,卫星一,卫星,空间域,卫,星,光,通,信,8,9,10,工作原理,11,12,在卫星光通信中，,通信光源至关重,要。它直接影响,天线的增益、探,测器件的选择、,天线直径、通信,距离等参量,光源子系统,卫星光通信系统,光发射机大致可,认为是光源、调,制器和光学天线,的级联，而光接,收机则可看成是,光学接收天线和,探测器、解调器,的级联。,发射、接收子系统,光信号的瞄准、,捕获、跟踪是卫,星光通信的难点、,重点。信标子系,统也包括在此部,分中,瞄准、捕获、跟踪子系统,13,光源子系统,前,言,美
4、国实验室、加利福尼亚大学等都对光源系统进行了各方面的研,究,在（低轨道卫星,低轨道卫星）和,（低轨道卫星,静止轨道卫星）链路中，波长都采用,范围的激光器，因为该范围的探测器件工作在,峰值，,量子效率高、增益高。而在星地链路中的地面装置中采用倍频：,激光器或氩离子激光器,作为光源，波长在,。该波段具有较强的抗干扰能力，能穿过大气而不使通信中断。而,从抗太,阳的干扰因素来看以及随着半导体激光器的发展，将来卫星光通信采用,的光源有向更短波段发展的,趋势。半导体激光器泵浦：激光器由于不仅具有良好的相干,性，而且可以做得体积很,小，因而也是将来星上激光器的一个良好选择,14,发射、接收子系统,-,天线,
5、卫星光通信系统的发射、接收天线实际上就是一个光学望远镜，天线的型式,根据具体情况可采用卡塞格伦型反射式天线或透射式天线。一般说来，在现,在选用的卫星光通信波段范围，对于孔径较大的天线，如系统的,天线，可采用反射式天线，这有助于降低天线的制造难度，提高天,线的可靠性、减轻重量；而在天线孔径较小时，则选用透射式天线，如小光,学用户终端（）的天线系统。,由于天线的孔径直接影响着天线的增益，孔径越大，增益越大，因此从提高,天线增益的角度来说，卫星光通信系统的天线孔径应当选取大一些。但是，,孔径增大，天线的体积、重量也要增加，故星上天线孔径也不能过大。一般,卫星光通信系统的星上天线孔径在,左右，如系统装
6、于,卫星上的天线孔径为,，装于上的为,；,研制的卫星光通信系统接收天线孔径为,；日本进行空,地光通信实,验的卫星光通信系统星上天线孔径为,美国的卫星光通信系统中收发天线不共用，且用两个,的通道实现,的通信数据率，而欧、日是收发天,线共用，单通道通信。收发不共用的优点是可降低损耗，缺点是使终端体积,增大，而收发共用的优点是光终端体积小，但由于增加分光镜等分光器件，,使光能的损耗增加,15,瞄准、捕获、跟踪子系统,捕获、跟踪子系统是卫星光通信系统中的一个相当重要的子系统，,它关系,到卫星光通信的成败。因此各国在对卫星光通信系统的研究中，,都在捕获、跟踪子系统的研究方面,投入了大量的人力、物力。各研
7、究机构和大专院校也都提出了一,些捕获、跟踪系统的方案，其中的,相当一部分做了实验室模拟。这些方案在探测时的扫描方式以及,探测、跟踪传感器的选用等方面都,有所不同，应该说是各有优缺点。但被实际（如欧空局的,系统以及日本已实验成功的,空,地激光链路）采用的捕获、跟踪方案是基本一致的。,16,卫星激光通信的优点,17,卫星激光通信的难点,18,卫星光通信的关键技术,?,激光器技术。,?,捕获、,跟踪与瞄准技术,?,精密天线收发技术。,?,调制、,接收技术。,?,震动抑制技术。,19,19,应用：蓝绿光通信,?,1981,年,5,月，美国在圣地亚哥海域,上空，采用,530nm,的激光束从一架,飞行在,
8、1.3,万米高度的飞机与巡航,在,300,米深度的核潜艇成功的实现,无线光通信,。,?,通过星载激光系统、机载激光系,统、陆基反射镜系统还可以实现,潜艇与卫星、潜艇与飞机、潜艇,与地面指挥所的实时保密通信。,?,美国当前正在研制的深潜航母就,计划采用先进的蓝绿光通信与中,微子通信相结合的通信方式。,20,20,蓝绿光通信,?,它是一种使用波长介于,蓝光与绿光之间的激光，,在海水中传输信息的通,信方式，是目前较好的,一种水下通信手段。,?,利用,450,570nm,的激,光束在深海里进行通信,?,波长,459 nm,的蓝绿光在,大气中的透过率是,65%,，,在,2000,米深度的海水中，,其透光
9、程度平均可达,90,95,。,21,空间光通信发展展望,近年来的商业需求和空间信息公路、信息高速公路的发展,对卫星间激光链路,技术要求更加迫切,这些已经作为美国、欧洲、日本等国发展该方面技术的动,力,并正向商业应用转化。,现在空间光通信系统发展的趋势主要是,:(1),空间光通信系统的应用正在向低,轨道小卫星星座星间激光链路发展,;(2),激光星间链路用户终端向小型化、一,体化方向发展,;(3),低轨道小卫星星座激光链路正进入商业化、实用化发展阶,段。,在空间光通信研究的前期,主要是以中继星为应用背景。然而,随着小卫星星,座的迅猛发展,国外对第二代中继星的兴趣已经下降,对小卫星星座的兴趣大,大增加。空间光通信研究工作,已经开始逐渐从以中继星为主要背景转到以小,卫星星座为应用背景上。可以预见,研究重点将会逐渐转移到小卫星星座星间,激光链路的研究上。基于此点,对小卫星星座星间激光链路的研究工作将在空,间光通信的研究中占有重要地位。,22,The end Thank you!,
