《表1 LCRD项目主要参数》

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《自适应光学技术在星地激光通信地面站上的应用》

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美国同步轨道至地的激光通信中继项目由NASA戈达德空间飞行中心主导，麻省理工学院林肯实验室和NASA喷气推进实验室共同参与，旨在瞄准下一代先进卫星通信和数据服务的关键技术验证[17-18]。该激光通信终端计划于2019年发射，将开展为期2年至5年的多项通信技术测试，包括编码、测距、链路层协议和网络层协议。该项目的地面站具有几个新特点:1) 多种通信模式，包括2.88 Gb/s uncoded DPSK和1.244 Gb/s coded DPSK的相干通信模式，以及311Mb/s 16-PPM非相干通信模式，具体参数如表1所示；2) 多个地面站同时工作，卫星终端可同时与位于Table Mountain的1 m口径地面站OGS1和夏威夷的0.6 m口径地面站OGS2进行通信；3) 自适应光学技术抑制大气湍流，两个地面站均研制了自适应光学系统。如图3所示，OGS1地面站库德房平台上包括4路信标1路信号发射单元TX arm、捕获单元Acq和AO系统等，AO系统采用两级变形镜校正，LODM和HODM分别用于低空间频率大幅值和高空间频率小幅值湍流像差的校正，行程分别为3.5μm和1.5μm。波前探测WFS为哈特曼传感器，直接对1545 nm的下行信号光进行探测（占总能量的20%），探测器为Cheetah In Ga As相机，采样帧频可达10 k Hz；OGS2地面站将配备140单元变形镜的自适应光学系统；4) 可白天和夜晚工作。从这些特点可以看出，自适应光学技术成为美国高速率相干激光通信抑制大气湍流的主导技术，而多地面站和自适应光学技术结合将成为应对大气湍流和云雾等恶劣天气的手段。星地激光通信技术已处于工程实用化的前夜，相关技术验证系统从关注链路的短时可通性向高速率和全天时高可用度发展。