三菱电机开发出全球首台空间光通信与空间采集一体化激光通信终端

2022-06-01 16:44

5月31日，日本三菱电机（Mitsubishi Electric）宣布，公司已经开发出了被认为是世界上第一台用于激光通信终端(lct)的光学接收器的原型。该接收器集成了利用激光束进行空间光通信的功能，并具有探测1.5 μm波段接收光束方向的功能，可用于地面光纤通信和其他应用的通用频段。

（用于激光通信终端的光学接收器原型，图片来源：Mitsubishi Electric官网）

如今，不少高分辨率卫星图像正应用于灾害损失评估。但由于这种图像是通过无线电波传输的，而数据容量和卫星天线大小方面又存在限制，要实时传输高分辨率图像就变得非常困难。

在灾难后的快速和准确的损害评估中，未来是否可以依靠不需要光纤的大容量、高速空间光通信来提供支持呢？空间光通信使用非常窄的激光束，大约是无线电波的千分之一，因此如何精确地将激光束与高速运行的卫星对齐仍然是一大挑战。值得一提的是，三菱电机最近开发出的这种光学接收器，可以通过集成探测激光四相变化和光束方向的功能来解决上述问题。

据介绍，这是一种小型化的光接收机，其速度、容量和距离都是无线电波通信的10倍。由于其波长要短得多，所以可以在建筑物之间等不适合大规模光纤安装使用的地方安装紧凑的通信单元，以及使用更小的天线。在没有正常基础设施的地区（如灾区、发展中国家或偏远地区），也可以安装无线通信设备，从而扩大无线通信在各种情况下的应用。

根据官网信息，这一光学接收器原型的特性和具体细节如下：

1)世界上第一台将空间激光采集集成到光电探测器中的光学接收器

光电转换器接收激光并将其转换为电信号，它分为四段，通过比较每段元件的输出信号强度，高精度地检测接收到的激光束的方向。在常规系统中，不再需要用于探测波束方向的专用传感器。

该小型光接收机将空间光通信功能和激光到达角探测功能集成在光电探测器上，这被认为是世界首创。

2)光电路检测四相位变化，用于高速、大容量通信

一种新开发的用于相干空间光通信的光电路可以检测四种相位变化(0、90、180和270度)，而不是传统的两相检测(0和180度)。因此，在相同带宽下，通信容量和速度是两相光通信方案的两倍，是无线电波通信系统的10倍左右。

与传统方法相比，相干检测方法可以使用更弱的激光束进行通信，而传统方法则可以检测由于激光束打开和关闭而产生的强度变化，因此可以使用相同的激光束强度进行更长距离的通信。此外，这种方法受阳光等背景光的影响较小，通信也更加稳定。

3)光接收机将光电探测器和光电路集成在一个小体积(10cm³)、轻量化的模块中

光电探测器的波束方向探测功能不需要专用的传感器。此外，光电路包含在一个小的5cm×5cm的玻璃基板上，在一个印刷电路板上安装两个光电探测器。单模块配置实现了一个体积仅为10cm³的轻型光学接收器，不到三菱电机之前型号的四分之一大小。