西安光机所空间激光通信捕获建链研究获得进展

近日，中科院西安光机所空间精密测量技术重点实验室在空间激光通信捕获建链方面取得新进展并顺利完成在轨验证，相关研究成果以On-orbit Space Optical Communication Demonstration with 22s Acquisition Time为题，于2023年11月发表于美国光学学会期刊《Optics Letters》。论文共同第一作者为光电跟踪室特别研究助理王轩和韩俊锋研究员，通讯作者为常志远。

图1.同轨星间激光通信试验示意图

空间激光链路组网是实现空间激光通信的基本条件，如何在短时间内快速、稳定地捕获建链是组网成功的关键，所以实现快速、大范围光束捕获和稳定的高带宽、高精度光束跟踪成为了核心技术热点。一般情况下，激光通信终端进入轨道初期通常需要花费大量时间完成同轴度在轨标校工作。卫星平台的姿态确定误差、轨道误差、环境变化引发的结构变形等原因会导致较大的不确定场（FOU），加之数十微弧度的光束发散角，这些因素都将使得在轨的激光捕获变得极为棘手。

为了更快地完成在轨激光通信链路捕获，研究团队提出一种利用激光通信终端星敏感器的安装矩阵参数在轨快速寻优方法。这种方法可以有效减小激光通信终端光轴和精密调节机构的安装位置由于卫星入轨应力释放带来的误差。巧妙地通过校正安装矩阵参数从而大幅度提升激光通信终端初始指向精度、减小不确定场范围，从而提升激光通信终端在轨扫描捕获概率，减少捕获时间。

图2.在轨捕获建链实验结果

此项研究工作基于光电跟踪室研究团队前期大量的理论积累和在轨实验研究，得到了中国科学院重点部署项目和国家自然科学基金项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.505966