研究人员报告了美国宇航局深空光通信(DSOC)技术示范项目的新成果，该项目开发和测试用于深空光通信的新型先进激光源。在整个太阳系进行自由空间光通信的能力将超越现在使用的无线电通信系统的能力，并为未来太空任务传输大量数据(包括高清图像和视频)提供必要的带宽。

深空光通信示范工程稳步推进

演示系统由飞行激光收发器、地面激光发射器和地面激光接收器组成。下行链路发射器已安装在Psyche航天器上，它将前往一颗独特的金属小行星，也称为Psyche，它在火星和木星之间绕太阳运行。

马尔科姆。来自加州理工学院喷气推进实验室的W.Wright将在2022年12月11日至15日的Optica激光大会上展示DSOC下行链路飞行激光发射器组件和地面上行链路发射器组件的功能和环境测试结果。

验证深空光通信将允许在行星体的机器人和载人探索期间回流高清图像，利用与最先进的射频通信相当的资源。

传输到深空

尽管从太空到地面的自由空间光通信已经在远至月球的距离上得到验证，但将这种链路扩展到深空范围需要新型激光发射器。下行链路飞行激光器必须具有高光子效率，同时支持近千瓦的峰值功率。上行链路激光器需要几千瓦的平均功率、窄线宽、良好的光束质量和低调制率。

飞行激光发射器组件使用5W平均功率Er-Yb共掺杂光纤主振荡器功率放大器激光器，离散脉冲宽度为0.5至8ns，偏振输出光束为1550nm，消光比超过33Db。激光器在集成到航天器之前通过了验证和环境测试。飞行激光发射器与地面接收器组件的端到端测试还验证了各种脉冲格式的光链路性能，并验证了与DSOC电子组件的接口。

推出新方法

地面上行链路发射器组件可支持1064nm平均功率高达5.6kW的光链路。它包括十个千瓦级连续波长光纤激光发射器，经过修改以支持调制格式。远程放置的冷却器为激光器和电源提供热管理。上行链路激光器还将提供一个光信标，飞行收发器可以锁定在该信标上。

“使用通过望远镜主镜上的子孔径传播的多个单独的激光源可以减轻单个源的功率需求，”赖特说。“它还可以减轻大气湍流并降低望远镜镜子上的功率密度。”

现在航天器级测试已经完成，搭载飞行激光收发器的灵神号航天器将被集成到运载火箭中。DSOC技术演示将在发射后不久开始，并随着航天器离开地球并最终飞越火星而持续一年。