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激光通信发展状况

导读: 目前世界卫星激光通信已经从理论研究进入到应用基础和试验阶段,发展日新月异。在各国众多的光通信研究计划中,处于领先地位的技术集中在少数几个项目之中。

  目前世界卫星激光通信已经从理论研究进入到应用基础和试验阶段,发展日新月异。在各国众多的光通信研究计划中,处于领先地位的技术集中在少数几个项目之中。

  目前唯一一个可以在卫星间通信试验成功的计划是欧洲宇航局(ESA)的SILEX计划。SILEX计划是研究GEO和LEO之间的通信。SILEX对低轨道卫星SPOT4与同步轨道卫星ARTEMIS间激光通信进行了地面最终测试和飞行性能评估。带有SILEX通信端机的SPOT4卫星于1998年3月22日成功发射,载有PASTEL通信端机的的ARTEMIS于2001年7月12日发射升空。2001年11月22日,由低轨道卫星SPOT4带有的通信端机SILEX向同步轨道卫星ARTEMIS进行世界上首次激光通信试验并获得成功,传输码率为50Mbps。此次通信实验室成功,可以说具有划时代的意义,说明卫星激光通信终于可以进入了实用化的阶段。这套系统提供和CNES地球观测卫星建立联系的激光数据链路。CNES卫星在离地球832公里的高度运动,而Artemis卫星在一高达31000公里的太空轨道上。通过激光数据链路,低轨道卫星SPOT4采集的图像数据实时地经Artemis送往Toulouse(法国南部城市),这样大大地减少了采集图像、发送数据回地面站的时间。这种传输只要两卫星光束不被地球遮挡就都能进行。建立光链路的主要挑战在于将一束极窄的信标光准确瞄准到正以7000m/s的速度飞行的对方卫星。值得一提的是,ESA从2003年以来,已经在LEO—GEO间开展了日常激光通信业务,每天在两颗卫星可相视的时间段内进行2次数据率为50Mbps的数据传输业务,链路总时间超过300小时,已达到商用化水平。2002年4月,ESA也完成了被他们视作卫星光通信发展里程碑的GEO—地光链路实验。

  1999年,美国JPL实验室进行了双向46.8公里水平地面光链路实验,该实验为未来卫星与地面站间激光通信的系统设计,特别是有关减轻大气影响的设计提供一个较早的评估。另外由美国JPL实验室资助,FY1998在为先进外层空间系统发展计划(ADSSD)设计和发展一个光通信(Opcomm)子系统。这项研究的目标在于最终能够提供一种原型设备,它能在外层空间的巨大距离下建立上行和下行的双向链路,并同时具备广泛的搜索功能。美国喷气动力实验室还开发研制了自由光通信分析软件(FOCAS),为了给任务计划者,系统工程师和通信工程师提供一种容易使用的工具来分析直接检测光通信链路,FOCAS程序能提供友好的界面,强有力而灵活的设计模式。

  美国AT公司进行了STRV-2激光通信地面终端水平链路性能研究。该实验地面通信距离为13.8公里,通过此次实验对1999年六月发射的STRV-2卫星与地面光通信进行先期的地面测试。2000年7月7日,安装STRV-2模块的TSX-5飞行器被发射升空。

  美国空军研究实验室1999年提出利用商业成熟应用技术来实现卫星间激光通信链路。卫星激光通信的一种侯选技术是应用1550nm地面光纤技术(EDFA和WDM)。他们利用目前已有的器件建立了一个发射和前置放大接收OOK测试系统,在码率为155,622和2488Mbps条件下研究了卫星通信所感兴趣的一些参数,如滤光器带宽,判决门限,消光率和动态范围等。结果表明1550nm地面光纤技术可以被应用于卫星间激光通信链路中。

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