1.1 空间激光通信概述

空间激光通信是以激光光波为载体在空间（包括近地的大气空间、临近空间、低轨（Low Earth Orbit，LEO）/地球同步轨道（Geosynchronous Earth Orbit，GEO）、星际空间、深空等）信道之间进行信息交换的通信方式。因为激光具有载波频率高、单色性好、方向性强、功率密度大以及光束特性好等特点，所以激光通信与射频通信相比，具有高速、轻型、安全（抗电磁干扰和抗截获能力强）等明显优势，可以大幅提升空间信息网络的信息传输速度和带宽容量，保证空间信息网络各节点在复杂电磁环境下安全、可靠、快速地传输信息。

随着信息传输量呈指数级增长，未来，用户对数据传输能力的需求越来越高。利用激光通信技术能够实现对战场的敌我态势感知、对自然灾害状态等进行“现场直播”式的实时传送，因此，激光通信技术从实现国防安全到服务国计民生都有重大意义，是涉及国家战略安全的重要通信手段，且特别适用于无人平台、飞机、卫星等载荷能力有限、数据传输量大的通信平台。

空间激光通信具有以下4个优点。

① 数据传输速率高，通信容量大。空间激光通信的载波频率为1 013～1 015 Hz，比微波通信的载波频率高几个数量级，单通道就可提供高达10 Gbit/s量级以上的数据传输速率，远大于目前微波通信几百兆比特每秒的数据传输速率。通过波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM），空间激光通信的数据传输速率可以达到每秒数百吉比特以上。

② 发射功率需求较小。空间激光通信的光束发散角远小于微波通信的波束发散角，所以空间激光通信的天线增益远远大于微波通信的天线增益。

③ 接收/发射天线和系统结构较小。空间激光通信的工作波长比微波通信的工作波长小3～5个量级，其系统的质量和体积相对更小、更轻。

④ 保密性高，抗干扰能力强。与射频通信不同，空间激光通信采用点对点的通信模式，因而具有保密性高、抗干扰能力强和不易被截获的特点，在军事领域起到越来越重要的作用。

尽管受制于光电转换效率、光检波器效率、指向误差以及路径损耗等实际应用问题，空间激光通信技术应用于军事领域会受到一定的限制（大气、全天候、战场环境等），但上述4个优点仍然使其拥有足够的吸引力。就现阶段的技术发展情况来说，射频通信和空间激光通信各自都存在优缺点，且它们的优缺点具有互补性，两者混合应用则有望实现优势互补、建立高速且稳定的通信链路。因此，激光通信和射频通信相结合可以实现两种通信有效共存和优势互补，已经成为未来通信的趋势。