俄罗斯完成第一阶段空间激光通讯技术演示验证

　　近日，俄罗斯首次实现了从低轨道航天器上沿激光通道以125兆比特/秒和622兆比特/秒的速率向北高加索的地面的光学观测站传输信息的试验。此通道具有能存储最少两倍传输发射和三倍接收的激光源，未来能够提高传输速度到3.5吉比特/秒和更高，传输信息量每场次达到100吉字节和更高（大约10000张高分辨率的照片）。

　　此项目从2011年7月开始，在国际空间站的科学应用研究和实验长期计划框架下，由开放股份公司“精密仪器制造系统 科研生产集团”和“能源 火箭航天集团”共同实施。

　　在实验过程中，完成了100多场次的信息传输，进行了：

　　试验了星上和地面终端在白天和夜晚工作、角速度误差约8度/秒的条件下，激光通讯的精确交互定位技术；

　　试验了大信息量的接收-转发技术，包括：带有误差10-9比特-1的真实速度为125兆比特/秒，和带有误差10-7比特-1的试验速度；

　　研究了“航天器上-地面站”激光通讯线路的能力和工作条件，白天和晚上在各种大气状态的条件下，包括有雾霾和达到80%的云量。

　　中国量子通信可兼容激光通信

　　量子通信因其超高速、超远距离传输以及绝对保密等优势，近二十年来迅速成为国际信息科学的研究热点。而中国在这一技术领域的研究可谓相当积极。上海交通大学教授王寿泰近日在出席“2012国际光纤通信论坛”时，详细介绍了中国在量子通信领域的进展。

　　在技术研究方面，中科院上海技术物理研究所王建宇等研究人员将自动交换光网络（ASON）引入量子通信网络中，研发出了一种兼容经典激光通信的“星地量子通信系统”。该系统最终能实现使用一套光学收发系统和跟踪瞄准系统，从而在星地之间同时进行量子通信和经典激光通信。据悉，“星地量子通信系统”已于2011年5月申请专利。

　　而此前上海交大也在不断尝试，利用平流层平台进行自由空间量子通信的研究。2011年8月，上海交大詹黎教授课题组首次实现了光信号长距离超光速的传输。而这一专利成果随后也被收录进国际顶级期刊《物理评论快报》。

　　此外王寿泰特别提到，中科院潘建伟院士是量子通信的领军人物。前几日获登国际权威学术期刊《自然》杂志的“量子隐形传送突破100公里”学术论文，就是由潘建伟团队研究并发表。该研究在国际上首次实现了百公里量级量子隐形传态与纠缠分发，《自然》称该项研究“有望成为远距离量子通信里程碑”。

　　在试验网方面，2012年2月17日，中科大、安徽量子通信技术有限公司宣布，其与合肥市合作的城域量子通信实验示范网建成并进入试运行阶段，成功实现了首个建成、首个使用的目标，合肥市因此成为我国乃至全球首个拥有规模化量子通信网络的城市。

　　而在当月的21日，由中科大、安徽量子通信技术有限公司、新华社及山东量子科学技术研究院有限公司共同建设的“金融信息量子通信验证网”正式开通，国务院委员刘延东表示其对保障国家信息安全具有重要战略意义。

　　据悉，目前我们已有相关量子通信产品出炉，包括多通道多模式光量子交换机、量子密码终端机和单光子探测器。

　　对于未来量子通信的发展，王寿泰表示，空间很广阔，可以将其运用到云计算领域。如在远端设置一台拥有超强计算能力的计算机，同时所有用户均连入量子互联网，到时所有计算请求都能被瞬间传送到云计算核心区，完成计算后，数据又能在瞬间被传输至发出请求的计算机。

　　目前在这方面，国内有着“小比尔盖茨”之称的谈天霆，首先研发出了云电脑，并已推向产业化。云电脑的优势在于省去了操作系统、应用系统和应用软件，一切操作都被简化成一个小小的机顶盒，用户再搭配一个显示器就可以上网。“我想IBM之所以把PC业务卖给联想，或许是因为其领导层看到了现有计算机今后的发展走向。未来的计算机将会发展为使用云计算的云电脑，结构简单，速度飞快，每一台电脑都不用操作系统，而是由服务器统一管理。

　　截止目前，国内主要建立了四个较大的激光通信技术研究机构，分别为哈尔滨工业大学研究所、清华大学研究所、北京大学研究所、上海电子科技大学研究所。这四个研究机构主要致力于四个方面的研究，分别为：激光通信技术系统模拟技术研究、精密结构终端技术与小型卫星技术研究、超窄带滤波技术研究、APT 技术重点研究。目前我国对于激光通信技术的研究已经完成了对欧美发达国家研究成果的分析和吸收，关键技术正处于攻坚阶段。随着国家对激光通信技术的重视，以及配套技术的发展，激光通信技术已经实现了突破，其中主要研究成果如下：

　　1 哈尔滨工业大学激光通信研究所取得的研究成果

　　早在2002 年，哈尔滨工业大学激光通信研究所就研制成功了国内首套激光链路模拟实验系统，这一系统的功能主要为：可以模拟激光链路的整个发射和接收过程，并对通信指标进行实际测试。这一实验系统的建立，标志着我国在激光通信技术领域具有了独立的实验平台，实现了激光通信关键技术的实验与测试，解决了长久以来激光通信技术无法进行有效实验和测试的难题。

　　2 清华大学激光通信研究所取得的研究成果

　　清华大学激光通信研究所与中科院光电研究所在2004 年开展了合作，研制出了国内领先的激光无线通信设备，该设备的码率达到了10M，有效通信距离达到了三百米，属于国内首创的激光无线通信设备。经过了反复的实验，该设备已经实现了批量生产，标志着我国具备了激光通信设备的研发和制造能力。目前激光通信设备已经得到了广泛的应用。

　　3 北京大学激光通信研究所取得的研究成果

　　北京大学激光通信研究所与武汉大学合作，在2006 年首次完成了大气激光通信实验，并成功研制出了与激光通信相配套的FSO 自动跟踪技术，为整个激光通信技术实验创造了技术保障，保证了激光通信技术实验的有效进行。这次的激光通信技术实验，为日后激光通信的发展奠定了基础。

　　4 上海电子科技大学激光通信研究所取得的研究成果

　　2003 年上海电子科技大学与上海光电机电研究所联合研制出了能够适应大气环境的激光通信机，该通信机的功能主要包括双向传输和跟踪功能，并且实现了跟踪的自动化，保证了传输速度达到622Mb/s，使通信距离扩展到了2 公里，跟踪精度达到0.1mrad，响应时间缩短为0.2S。这种激光通信机可以有效模拟激光通信的全过程，对于激光通信技术的研究非常重要。

　　结 语

　　对卫星激光通信关键技术( 如信号收发、空间目标捕获、对准、跟踪) 的研究在美、欧、日等国已开展了近20 年，但是前些年由于受到元器件技术的限制发展较慢.在上世纪，进入90年代，随着元器件技术的成熟和发展而进入商业化发展阶段。特别是小卫星星座的迅猛发展，使得对小卫星星座的星间光通信更加重视。利用小卫星星间激光通信实现全球个人移动通信，已不是遥远的事情了。

　　我国自20 世纪70 年代开始激光通信的研究，取得了较满意的结果。国内若干科研机构开展了大气激光通信方面的学术和实验研究。我国虽然在此方面的研究工作开展较晚，但由于卫星光通信的元器件及技术已成熟，同时又有国外经验借鉴，如抓紧机会，定会在较短时间内赶上世界发达国家研究水平。