激光通信原理及其技术发展解析

　　LLCD设备主管唐·康沃尔（Don Cornwell）表示：“LLCD设备的目标是验证并建立我们对这项技术的信心，这样在未来的项目中才会考虑将其投入应用。”他说：“这项由麻省理工学院林肯实验室开发的独特技术拥有令人难以置信的应用前景，我们非常高兴能将其装载到卫星上。”

　　从美国宇航局最初开展航天活动以来，不管是载人登月，航天飞机项目还是所有的自动探测飞船，所有这些项目的通讯手段都是无线电，即所谓“RF”。但这项手段的局限性正逐渐显现，因为在任务期间需要传输的数据量正不断攀升。而空间激光通信技术的发展将赋予美国宇航局新的能力，从而能够让飞船发回分辨率更高的图像，甚至从深空直接传回立体的高清视频录像。

　　LLCD是美国宇航局首次开展的利用激光替代无线电波进行双向空间通讯的试验系统。康沃尔表示：“相比目前最先进的无线电通讯设备，LLCD将可以使用比前者小25%的功率，传输比前者多出6倍的数据量。并且相比无线电波，激光通讯受到的干扰更小，也不容易发生拥堵现象。”

　　此次LLCD实验是在美国宇航局的LADEE飞船上开展的，这是一项设计寿命100天，由美国宇航局埃姆斯研究中心负责飞船的设计，建造，组装，测试以及最后的运行控制。LADEE将验证，当年数次阿波罗计划期间有宇航员反映在月球地平线上看到的神秘闪光现象，是否的确是由于悬浮的月球尘埃引发的，除此之外还将对月球稀薄的大气开展考察。

　　在近日开展的实际验证中，LLCD设备在38.5万公里的距离上，达到了622兆每秒的下载速度，上载速度也达到每秒20兆，从而创造了行星际数据通讯的速度新纪录。美国宇航局的工程师们表示，这一下载速度比目前最先进的无线电通讯手段的最大传输速率还要快6倍以上，而其上传的速度则更是比目前的设备要快5000倍以上。

　　LADEE飞船花费30天时间飞行之后已经顺利进入月球轨道，在那之后进行了短暂的设备调试，LLCD随后启动，并将持续运行约30天左右。LLCD的主要任务是以每秒数亿比特的速度从月球向地球发送数据。这相当于同时传输100部高清电视频道信号。LLCD的上传信号也达到了每秒数千万比特，这些测试将为未来建立星际宽带传输奠定技术基础。

　激光通信的原理

　　激光通信的原理与普通的无线电通信相类似。所不同的是，无线电通信是把声音、图像或其他信号调制到无线电载波上发送出去，而激光通信则是把声音、图像或其他信息调制到激光载波上发送出去。激光通信可分为地面大气通信、宇宙空间通信和光学纤维通信。

　　在较好的地面气候条件下，可以实现几十公里至上百公里间的定点激光通信。但是激光束一旦受到大气中云、雾、烟尘等因素的影响就会受到衰减和起伏扰动，使通信距离和通信质量都受到很大影响。为了克服激光地面大气通信的上述缺点，很多国家作了很大努力，并取得了可喜的成果。在这种通信系统中，载有通信信息的激光束沿着直径小于0.1毫米的优质光学纤维波导传输，从根本上排除了大气中各种衰减和干扰因素的影响。