長期以來，軍(jun) 事通信一直依賴於(yu) 無線電波在陸地、海洋、空中和太空之間無形傳(chuan) 播。然而，隨著軌道衛星數量的增加和電磁頻譜資源日益緊張，傳(chuan) 統射頻鏈路的局限性也越來越不容忽視。

　　如今，一項新的實證研究表明，一種更隱蔽但功能更強大的替代方案正逐漸接近實際應用：基於(yu) 激光的通信，它能夠根據惡劣和不可預測的環境條件進行實時調整。

　　美國太空軍(jun) 太空發展局（SDA）的研究人員在《光學工程》雜誌上發表論文，描述了一種新型光接收器的開發和測試過程，該接收器用於(yu) 支持太空發展局最新的激光通信標準。這項研究的重點在於(yu) 如何可靠地接收衛星高速掠過時強度劇烈波動的激光信號——但其意義(yi) 遠不止於(yu) 實驗室研究。關(guan) 鍵在於(yu) ，美國軍(jun) 方能否構建一個(ge) 能夠支持未來國防行動的、具有強大韌性的高速太空通信骨幹網。

　　該研究重點關(guan) 注美國太空軍(jun) 太空發展局的光通信終端標準，這是一套旨在確保不同供應商製造的激光通信係統能夠相互通信的規範。

　　互操作性是太空發展局“擴散型作戰人員空間架構”（PWSA）的核心，該架構是一種由數百顆在近地軌道協同運行的相對較小的航天器組成的衛星係統。

　　激光鏈路的數據速率遠高於(yu) 無線電係統，並且本身更難被幹擾或攔截。然而，它們(men) 也帶來了新的技術難題，尤其是在信號必須穿過地球湍流大氣層時。

　　研究人員解釋說，太空發展局製定了光通信終端標準，通過定義(yi) 從(cong) 初始指向、捕獲和跟蹤到數據調製格式和糾錯協議等關(guan) 鍵技術規範，來確保眾(zhong) 多行業(ye) 合作夥(huo) 伴之間的係統互操作性。

　　該標準目前已更新至第四次主要修訂版，新增了對突發模式波形的支持——這種信號以短而強的脈衝(chong) 代替連續傳(chuan) 輸。突發模式的優(you) 勢在於(yu) 其靈活性。當衛星飛越地麵站時，由於(yu) 距離、指向幾何形狀和大氣擾動的變化，其激光信號強度可能會(hui) 從(cong) 始至終變化約20分貝。

　　突發模式信號傳(chuan) 輸並非設計一個(ge) 僅(jin) 針對最壞情況的係統，而是允許運營商動態地犧牲數據速率來換取更大的信號裕度。簡而言之，鏈路可以在條件惡劣時降低速度，而不是完全中斷。

　　為(wei) 了測試這一概念在實踐中的有效性，研究人員構建並測試了一個(ge) 針對太空發展局標準新型突發模式格式優(you) 化的原型地麵接收器。

　　與(yu) 更複雜的相幹光學係統不同，該接收器采用大麵積雪崩光電二極管（APD），無需自適應光學器件即可收集畸變光。這種選擇體(ti) 現了一種更廣泛的設計理念：優(you) 先考慮穩健性和簡潔性，而非追求理論性能的最大化。

　　研究人員解釋，突發模式波形以犧牲數據速率為(wei) 代價(jia) ，提高了接收機的功率效率，適用於(yu) 遠距離應用或對尺寸、重量和功率有嚴(yan) 格限製的終端。

　　對於(yu) 移動地麵站、海上船舶，甚至是接收太空數據的飛機而言，保持鏈路的可靠性比時刻追求最高吞吐量更為(wei) 重要。

　　論文中描述的實驗表明，原型接收機在各種工作條件下均能達到接近理論預期的性能，尤其是在應用前端信號調理之後。

　　雖然研究人員並未聲稱該係統已完全部署，但他們(men) 將其描述為(wei) 符合太空發展局標準的突發模式光接收機的初步演示——對於(yu) 支持實際部署的標準而言，這是一個(ge) 重要的裏程碑。 （航柯）