自由空间光学 (FSO) 最早的应用是以火作为发射器,以眼睛作为接收器,进行早已失传的视距 (LOS) 任务。自由空间光通信 (FSOC) 的下一步发展是使用太阳作为发射器,用镜子或屏蔽来调制到达眼睛的光线作为接收器。这是一个基本的通信系统。快进几千年到 1880 年,光电话专利授予贝尔和泰恩特,用于发射器(太阳或碳丝)和接收器(硒传感器)之间的光通信。许多人认为这是光纤和自由空间光通信的先驱。在现代,无线地面和卫星通信基于射频传输,通过有限的频带和开放的传输路径限制带宽和安全性。随着光子学的发展将其足迹扩展到自由空间光学和自由空间光通信,太赫兹传输触手可及。
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我们的 FSO 通信项目由 CACI 的多学科光学和光子解决方案团队负责,该团队由物理学家和材料科学家以及光学、电气和机械工程师组成,他们在加利福尼亚、新泽西和佛罗里达的设施工作。该团队致力于为我们的客户构建最先进的弹性、可靠且低风险的光子解决方案 - 包括光调制解调器、光终端和用于通信的高功率源。该团队还研究和开发用于遥感应用的高功率光源和用于太空探索的光学系统。
1. C. Quintana、Q. Wang 等人,“用于长距离反射自由空间光学器件的高速电吸收调制器”,IEEE 光子技术快报,第 29 卷,第 9 期,第 707-710 页,2017 年 2. C Quintana、Q Wang 等人,“与 UAV 连接的高速反射自由空间光学器件”,IEEE 光波技术杂志,ISSN 0733-8724,E-ISSN 1558- 2213,2021 年 DOI:10.1109/JLT.2021.3091991
摘要 - 自太空时代开始以来,NASA 一直是开发太空通信和导航技术的领导者——尤其是在阿波罗登月任务和 NASA 首次进入深空期间。为了支持未来的探索和科学需求,NASA 正在逐步引入光通信技术来增强其射频 (RF) 系统。光通信将通过提供高数据速率和更好的长距离导航来实现新的科学和探索任务。NASA 已经进行了几次光通信演示,包括月球激光通信演示 (LLCD)、激光通信中继演示 (LCRD) 和太字节红外传输 (TBIRD) 系统。从历史上看,NASA 曾与喷气推进实验室 (JPL) 和麻省理工学院林肯实验室 (MIT/LL) 合作开发光通信技术。除了开展光通信外,NASA 的空间通信和导航 (SCaN) 计划正在经历范式转变,从政府拥有和运营的网络转向尽可能使用商业服务。美国宇航局空间技术任务理事会 (STMD) 与 SCaN 合作,确定了支持未来空间通信和导航所需开发的关键技术,包括增强型射频、光学和第三代合作伙伴 (3GPP) 蜂窝功能以及高速网络。本文简要介绍了一些当前和即将进行的光学演示,并概述了 STMD 对 2030 年以后光通信和导航的设想。
卫星由于要求的有效载荷的要求而产生的数据比以往任何时候都要多,尽管往往地球(DTE)的数据速率没有经历相同的增长。紧凑的激光通信终端是一项有前途的技术,它将增加带宽(10 GBIT+),并为传输较大的数据量铺平道路,这将增加小型和立方体在空间数据中作为服务产品的相关性。Orbit示威者的目标是针对1000公里的范围为1 GBIT/s的下行链路数据速率。使用1545nm的下行链路波长,而1590nm则用于接地站信标。PRB23序列将从轨内部末端传输到荷兰的地面站。在轨内实验中,将尝试从其他机上有效载荷中获取有效载荷数据,并将这些数据转发到地球上。这将为可能的未来增强功能提供宝贵的见解。
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