快反镜助力中国卫星激光通信取得重大突破

激光通信是一种利用激光光束进行数据传输的无线通信技术。它借助激光器产生的高能量激光光束，将数据以光的形式传输。与传统的无线通信相比，激光通信具有更高的传输速率、更大的带宽和更低的信号衰减。这使得激光通信成为了连接远距离、高速通信的理想选择。

激光通信的基本原理是利用激光光束在空气或光纤中传输信息。数据信号被转化为光信号，并通过激光器转换为高能量的激光光束。激光光束通过传输介质传播，到达接收器。接收器接收到激光光束后，将光信号转换回电信号，进而恢复出原始的数据信息。整个过程中，激光光束需要经过定向、聚焦和接收处理，以确保数据传输。

激光通信作为一种高速、安全、抗干扰的通信技术，它具有高速传输、抗干扰性强、隐蔽性好等特点，使其成为现代通信的重要组成部分。

在侦察领域，需要获取准确、实时的情报信息，激光通信通过其高速传输的特点，能够实现远距离的数据传输。激光侦察设备搭载在侦察飞机等平台上，通过激光通信传输侦察数据和图像信息。

此外，激光通信在卫星通信领域同样有着重要的作用，与采用传统微波通信传递信息相比，卫星激光通信拥有传输带宽高、抗干扰能力强、保密性好等特点，能够在更小的体积、重量和功耗下实现高速星地通信。

近日，中科院利用自主研制的500毫米口径激光通信系统，与吉林一号卫星开展了星地激光通信实验，通信速率达到每秒10G，这是目前中国第一次面向业务化应用开展的超高速星地激光通信试验。所获取的卫星载荷数据质量良好，可满足高标准业务化应用需求。这标志着我国已成功实现星地激光高速通信的工程应用，星地通信速率由每秒1G比特迈入每秒10G比特时代。

然而由于激光通信光束极其狭窄的特性，使得接收端捕捉和跟踪光束变得十分困难。因此捕获、跟踪、瞄准（Acquisition、Tracking、Pointing，总称ATP）技术就成为卫星光通信的关键技术之一，快反镜（FSM）则在激光通信ATP中扮演重要角色。

在激光通信终端中的中精瞄单元（FPA）和前置瞄准单元（PAA）所用的设备就是快反镜。精瞄单元负责在粗瞄单元对准的基础上利用快反镜高精度、大带宽的特点进一步补偿粗瞄单元误差和卫星平台振动引起的瞄准误差，实现激光通信要求的对准精度。前置瞄准单元主要用于对相对距离较远的两个卫星平台之间由于相对运动而产生的角偏差进行预先补偿。

如图所示，激光通信终端上的传感器测量来自合作激光终端的接收光的入射角，并将此测量值作为快反镜控制指向的反馈值，快反镜以0偏为目标实现光学闭环，高频校正指向偏差，以解决终端所在平台的指向精度不足的问题。同时利用前点角的信息，快反镜还可使激光通信终端具备能够补偿“飞行时间”（即激光束到达接收端所花费的时间）的能力。

太空中工作环境十分恶劣，瑞控信公司作为国内精密光电产品供应商，核心产品快反镜突破国外技术封锁，解决了“卡脖子”问题。其研发的星载低功耗快反镜，具有体积小、重量轻、续航久、精度高、大带宽、低功耗、抗辐射等优点，尺寸低至0.5英寸，带宽高达1000Hz，重量100g，功耗3.5W，热耗仅0.17W。目前已装备卫星发射升空并在轨运行良好，满足星载激光通信设备的使用要求。