1.2.4 中國

中國對空間激光通信的研究開始于20世紀90年代，以電子科技大學和中國科學院上海光學精密機械研究所（中科院上海光機所）為主要代表，著眼于自由空間激光通信技術攻關。21世紀，哈爾濱工程大學、長春理工大學、中科院上海光機所、中國航天科技集團公司五院西安分院等開始了衛星激光通信工程整機研制，并先后開展了多次激光通信的在軌試驗。

2011年8月16日，中國首顆海洋動力環境監測衛星“海洋二號”在軌交付使用。在軌運行期間，搭載在“海洋二號”上的星地激光通信終端，成功進行了中國首次星地激光通信鏈路數據傳輸試驗，成為中國衛星通信技術發展史上的一個重要里程碑。

2011年10月25日，我國成功進行了星地激光鏈路捕獲跟蹤試驗，實現了中國首次高精度高穩定的雙向快速捕獲和全鏈路穩定跟蹤。2011年11月10日，中國首次星地激光通信鏈路數據傳輸試驗獲得成功，上行數據傳輸速率為20 Mbit/s。2011年11月24日，星地激光高速數據傳輸試驗成功，下行數據傳輸速率為達到504 Mbit/s，通信體制為強度調制/直接探測。

2007年，中科院上海光機所劉立人研究員在國內首次提出了空間相干激光通信的概念，旨在解決星間遠距離和高碼率對激光終端帶來的巨大挑戰，并在科技部項目的支持下，開始對我國相干激光通信核心器件——光學橋接器的攻關工作，在2009年實現了我國首次1 064 nm波長的BPSK調制、零差相干探測通信體制的全光學貫通，開啟了我國空間相干激光通信研究的序幕。

2016年，中科院上海光機所在量子科學實驗衛星上實現了我國首次星地相干激光通信，采用相干通信體制。其下行數據傳輸速率達到5.12 Gbit/s，采用BPSK/DPSK兩種通信體制兼容方案，通信波長1 550 nm；上行通信速率為20 Mbit/s，通信體制為16PPM，通信波長為20 Mbit/s，采用4孔徑平滑大氣湍流的影響。

墨子號科學實驗衛星及相干激光通信機光機主體如圖1-22所示。

圖1-22 墨子號科學實驗衛星及相干激光通信機光機主體

2017年4月12日，實踐十三號衛星發射入軌。在近4萬千米遠的衛星與地面站之間，成功實現光束信號的快速鎖定和穩定跟蹤，且傳輸速率高、通信質量好，最高數據傳輸速率達5 Gbit/s，通信體制采用波分強度調制/直接探測方案。

2018年8月25日，北斗三號工程M11/M12衛星發射升空，每顆衛星上安裝了1個激光通信測量一體化終端。隨后在M17/M18、M19/M20、M21/M22等多顆中軌衛星上均安裝了激光通信終端，在IGSO衛星上也安裝了激光通信終端，成功實現了中國第一次星間激光通信在軌通信測量試驗。激光通信終端的工作波長為1 550 nm，數據傳輸速率最高為1 Gbit/s，測量精度小于5 mm。

2019年12月27日，實踐二十號衛星成功發射。實踐二十號衛星搭載了中國首套高速高階相干激光通信終端。2020年內首次在軌驗證了QPSK相干體制的激光通信，數據傳輸速率高達10 Gbit/s。