1.1空間光通信的基本原理

空間光通信是一種新型的光通信方式。空間光通信技術在20世紀80年代就開始用于軍方，隨著摻餌光纖放大器、波分復用、自適應光學等技術不斷發展，無線光通信在傳輸距離、可靠性、傳輸容量等方面有了較大改善，適用面也越來越寬。

空間光通信技術(FSO)是一種新型的寬帶無線接入的技術，利用激光束作為信道，從而在大氣空間中直接完成信息的雙向傳送。空間光通信技術(FSO)以激光為載體、以大氣為介質，用點對點或點對多點或多點對多點的方式實現語音、數據、圖像信息之間的雙向通信。空間光通信結合了光纖通信和無線通信各自的優勢，有“虛擬光纖”的美譽。

一個空間光通信系統由三個基本部分組成，分別是光學天線及光路系統，光發射端機，光接收端機121。在點對點傳輸的情況下，每一端都設有光發射機和光接收機，可以實現全雙工的通信。空間光通信系統所用的基本技術是光電轉換[3]。光通信系統的組成框圖如下圖所示。

通信系統將信息源調制到電發射機上，輸入電信號，再把電信號調制到光發射機上，通過光發射機將電信號轉換成光信號。此時，通過捕獲-跟蹤-對準系統，即ATP系統，在光發射機端與光接收機端建立起光通信鏈路，建立握手機制，這樣光發射機的光源受到電信號的調制，通過作為天線的光學望遠鏡，將光信號通過大氣信道傳送到接收機望遠鏡。在接收機中，望遠鏡收集接收到光信號并將它聚焦在光電檢測器中，光電檢測器將光信號轉換成電信號，通過解調就可以得到要傳送的信息源的信息。由于大氣空間對不同光波長信號的透過率有較大的差別，可以選用透過率較好的波段窗口。對基于無線光通信的系統來說，最常用的光學波長是近紅外光譜中的850納米；還有一些基于無線光通信的系統使用1500納米的波長，可以支持更大的系統功率[3]。

1.2空間光通信的優點

空間光通信技術(FSO)與其他接入技術相比，具有以下優點：

(1)空間光通信技術(FSO)通信速率高，通信容量大，頻帶較寬。理論上講，空間光通信技術與光纖通信技術都具備著同樣的帶寬，只不過二者的傳輸媒介不同(空間光通信技術是用大氣作為傳輸媒介，光纖通信技術是以光纖作為傳輸媒介),所以會有微小的差別21。空間光通信技術數據傳輸率高，在星際空間光通信中，其載波頻率為10l3～1015Hz,比微波通信高出幾個數量級，單通道就可提供高達10Gbps量級以上的數據傳輸率，遠大于目前微波通信百Mbps的數據傳輸率。通過波分復用，數據傳輸率可以達到數百Gbps以上。

(2)頻譜的資源豐富。空間光通信設備多采用紅外傳輸的方法，有著十分廣闊的頻譜資源，所以不會和其他的無線通信系統，如衛星通信等發生干擾，也就不需要向有關管理管理部門申請頻率許可證[2。空間光通信以光為傳輸媒介，協議透明，任何傳輸協議均可容易地疊加上去，對語音、數據、圖像等業務可以做到透明傳送[5]。

(3)快速鏈路部署。因為傳輸媒介是大氣，所以無需挖管道，布設相對容易，機動靈活，運行成本低，免去了昂貴的光纖敷設與維護工作及費用，對市政建設影響也較小。

(4)空間光通信技術具有良好的通信安全性。與射頻通信不同，空間光通信技術采用了點對點的通信模式，因而其具有高保密、抗干擾性強、抗截獲能力強的特點，在軍事領域中起到了越來越重要的作用。盡管將空間光通信技術應用于軍事領域會受到一定的限制(大氣、全天候、戰場環境等),但將空間光通信和射頻通信進行復合模式工作，已經成為未來軍事通信的趨勢。空間光通信技術遠離電磁頻譜，抗干擾能力強；它的發射機端發出的激光很窄，由于空間光通信波束發散角遠小于微波通信，發散角小，定向性非常好，使得空間光通信受臨近衛星干擾的可能性遠小于微波通信。外來信號難以入侵，不易于被截獲，抗截獲能力強，保密性好。特別在軍事通信中，為了防止信號被捕捉和干擾，要求波束的發散角盡可能小，相比微波通信，空間光通信更能滿足這一要求。

(5)較小的發射功率需求。天線增益與波束發射角平方成反比，經過準直后的激光器，空間光通信的光束的發散角遠小于微波通信的波束的發散角，所以空間光通信的天線增益遠遠大于微波通信，這將大大增加接收端的電磁波能量密度，在通信距離相同的情況下，有利于終端減輕重量、減少體積，降低功耗5。

(6)此外，空間光通信系統有著較小的收發射天線和系統結構。空間光通信的工作波長比微波通信的工作波長小3～5個量級，空間光通信系統的質量和體積相對更小。體積小，質量輕，功耗也較低。若充分考慮天氣原因后，其可用性高，也更易于推廣。

1.3空間光通信的發展歷史間

馬可尼和波波夫發明的無線電技術為微波通信奠定了基礎，類似的，激光通信技術的開端也可以追溯到20世紀60年代激光器的發明。但是在之后的若干年，一方面由于低損耗光纖的發明，使得激光技術的研究和應用更多的集中在地面光纖通信領域，另一方面由于當時人類的航天活動還處于初步發展階段，對空間數據通信的速率和容量尚未提出更高的要求，所以在六七十年代的空間光通信研究更多處于早期的理論研究層面。到了20世紀七八十年代，隨著技術的進步和需求的提升，開始出現更為系統性的研究，并且研究內容也更多地傾向于具體的光通信器件、終端及系統設計上。從彼時起，空間光通信進入了快速發展的階段，各種地面實驗以及測試平臺的研究得到廣泛開展，并從20世紀90年代中期到21世紀初期進行了多次在軌實驗。

縱觀空間光通信的整個發展歷史，可以將其劃分為兩個發展階段：

第一階段，地面技術積累階段，從20世紀60年代到20世紀90年代。回溯1960年激光器剛剛發明時的歷史，盡管當時人類的太空活動也才誕生不久，但科學家們立刻敏銳地意識到空間激光通信的應用潛力。如Lindgren在1970年就提出光纖通信存在的損耗問題，并指出NASA將在1973年和1974年發射兩顆用于星間和星地光通信實驗的同步衛星。后來的歷史證明了Lindgren的想法有些過于樂觀，人類直到90年代才開始光通信的在軌實驗。這一方面歸咎于航天活動本身的高成本、高復雜度和高風險性，另一方面也是由于相應的理論和技術研究還需要一個發展過程。

在第一階段，光通信的相關研究主要包含以下幾個方面：

1)激光器和探測器件的發明。從20世紀60年代開始，激光器和電荷耦合設備(CCD)等發明，為空間光通信提供了最基本的技術保障。

2)空間光通信基礎理論和技術的進展。美、歐、日相繼開展了空間光通信相關理論和技術的研究，包括數學模型的建立和大氣信道影響研究等。

3)光通信終端研制以及地面檢測技術研究。到20世紀八九十年代時，各國開始制定并實施自己的空間光通信計劃。除了研制光通信終端，還開發了相應的地面測試平臺，比如日本的OICETS計劃采用的GOAL(Ground Optical Assistancefor LUCE)測試系統，以及歐空局(ESA)的SILEX計劃采用的STB(System Test Bed)測試平臺。

4)光學地面站的研究與建設。光學地面站的建設一方面為星地光通信提供了地面終端，另一方面也為星載終端提供了地面驗證的機會。其中最為典型的是ESA位于西班牙加那利群島的光學地面站(OGS)。它建立的最初目的是作為SILEX計劃中高軌衛星ARTEMIS的地面測試終端，但在后來被廣泛用于各種空間光通信終端的地面驗證，并參與了多項國際合作計劃。

第二階段，在軌實驗驗證階段，從20世紀90年代到本世紀初期，直至今天。

到了20世紀90年代中期，經過第一階段的發展，空間光通信理論和技術都逐漸完備，并且完成了大量的地面驗證實驗。1995年前后，日本的高軌衛星ETS-VI攜帶的光通信終端(LCE)和美國噴氣推進實驗室(JPL)的地面站建立雙向激光鏈路，完成世界首次星地激光通信，從此拉開了光通信在軌實驗的序幕。空間

光通信發展進入第二階段，多個國家的研究機構在此后進行了眾多的在軌實驗。

1.4空間光通信的發展前景

空間光通信技術(FSO)具有廣闊的市場和巨大的商業價值，具體表現在以下幾方面：

(1)空間光通信技術可以提供大容量多媒體寬帶網接入。

(2)空間光通信技術可以為大企業、大機關提供內部大容量寬帶網。

(3)空間光通信技術可以為軍事等重要部門提供寬帶保密通信。

(4)空間光通信技術可以支持災難搶救的應急系統。

空間光通信技術(FSO)在當今社會中有著非常好的發展動力。原因如下：首先當今社會消費者對網速和帶寬的要求越來越高，人們都在追求更快的網速和更寬的帶寬。其次是消費者對無線技術也有著很高的追求。從有線電話通信發展到無線電話通信我們可以看出，我們是不斷朝著無線發展，朝著便捷的通信方式發展。最后是空間光通信具有其他通信方式所不具有的優勢，比如安全性能比無線電波通信好，通信容量更大等等。因此，空間光通信技術(FSO)具有十分好的發展前景。

每一項新技術的出現都是伴隨著優缺點，但空間光通信的優點更為明顯，比如可以用于不便鋪設光纖的地方和不適宜使用微波的地方；用戶無法在短期內實現光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接人帶來的便利的地方。結合我國現階段寬帶網絡的實際情況一許多企業和機構都不具有光纖線路，但又有較高速率的通信需求，空間光通信不失為一種解決“最后—公里”接入的瓶頸問題的有效途徑[3]。

無線光通信技術的出現大大拓寬了無線通信的工作頻率范圍，且隱蔽性強，安全系數高，為廣泛應用于局域網互聯等通信領域、提供了極大的便利條件。但在其應用過程中也會存在著許多的問題，這些問題的出現影響著無線光通信的發展，但盡管如此，無線光通信技術也發展越來越快，相信在不久的將來無線光通信將會產生巨大的效益[3]。

1.5空間光通信發展面臨的問題

馬可尼和波波夫發明的無線電技術為微波通信奠定了基礎，類似的，激光通信技術的開端也可以追溯到20世紀60年代激光器的發明。但是在之后的若干年，一方面由于低損耗光纖的發明，使得激光技術的研究和應用更多的集中在地面光纖通信領域，另一方面由于當時人類的航天活動還處于初步發展階段，對空間數據通信的速率和容量尚未提出更高的要求，所以在六七十年代的空間光通信研究更多處于早期的理論研究層面。到了20世紀七八十年代，隨著技術的進步和需求的提升，開始出現更為系統性的研究，并且研究內容也更多地傾向于具體的光通信器件、終端及系統設計上。從彼時起，空間光通信進入了快速發展的階段，各種地面實驗以及測試平臺的研究得到廣泛開展，并從20世紀90年代中期到21世紀初期進行了多次在軌實驗。

縱觀空間光通信的整個發展歷史，可以將其劃分為兩個發展階段：

第一階段，地面技術積累階段，從20世紀60年代到20世紀90年代。回溯1960年激光器剛剛發明時的歷史，盡管當時人類的太空活動也才誕生不久，但科學家們立刻敏銳地意識到空間激光通信的應用潛力。如Lindgren在1970年就提出光纖通信存在的損耗問題，并指出NASA將在1973年和1974年發射兩顆用于星間和星地光通信實驗的同步衛星。后來的歷史證明了Lindgren的想法有些過于樂觀，人類直到90年代才開始光通信的在軌實驗。這一方面歸咎于航天活動本身的高成本、高復雜度和高風險性，另一方面也是由于相應的理論和技術研究還需要一個發展過程。

在第一階段，光通信的相關研究主要包含以下幾個方面：

1)激光器和探測器件的發明。從20世紀60年代開始，激光器和電荷耦合設備(CCD)等發明，為空間光通信提供了最基本的技術保障。

2)空間光通信基礎理論和技術的進展。美、歐、日相繼開展了空間光通信相關理論和技術的研究，包括數學模型的建立和大氣信道影響研究等。

3)光通信終端研制以及地面檢測技術研究。到20世紀八九十年代時，各國開始制定并實施自己的空間光通信計劃。除了研制光通信終端，還開發了相應的地面測試平臺，比如日本的OICETS計劃采用的GOAL(Ground Optical Assistancefor LUCE)測試系統，以及歐空局(ESA)的SILEX計劃采用的STB(System Test Bed)測試平臺。

4)光學地面站的研究與建設。光學地面站的建設一方面為星地光通信提供了地面終端，另一方面也為星載終端提供了地面驗證的機會。其中最為典型的是ESA位于西班牙加那利群島的光學地面站(OGS)。它建立的最初目的是作為SILEX計劃中高軌衛星ARTEMIS的地面測試終端，但在后來被廣泛用于各種空間光通信終端的地面驗證，并參與了多項國際合作計劃。

第二階段，在軌實驗驗證階段，從20世紀90年代到本世紀初期，直至今天。

到了20世紀90年代中期，經過第一階段的發展，空間光通信理論和技術都逐漸完備，并且完成了大量的地面驗證實驗。1995年前后，日本的高軌衛星ETS-VI攜帶的光通信終端(LCE)和美國噴氣推進實驗室(JPL)的地面站建立雙向激光鏈路，完成世界首次星地激光通信，從此拉開了光通信在軌實驗的序幕。空間

光通信發展進入第二階段，多個國家的研究機構在此后進行了眾多的在軌實驗。

1.4空間光通信的發展前景

空間光通信技術(FSO)具有廣闊的市場和巨大的商業價值，具體表現在以下幾方面：

(1)空間光通信技術可以提供大容量多媒體寬帶網接入。

(2)空間光通信技術可以為大企業、大機關提供內部大容量寬帶網。

(3)空間光通信技術可以為軍事等重要部門提供寬帶保密通信。

(4)空間光通信技術可以支持災難搶救的應急系統。

空間光通信技術(FSO)在當今社會中有著非常好的發展動力。原因如下：首先當今社會消費者對網速和帶寬的要求越來越高，人們都在追求更快的網速和更寬的帶寬。其次是消費者對無線技術也有著很高的追求。從有線電話通信發展到無線電話通信我們可以看出，我們是不斷朝著無線發展，朝著便捷的通信方式發展。最后是空間光通信具有其他通信方式所不具有的優勢，比如安全性能比無線電波通信好，通信容量更大等等。因此，空間光通信技術(FSO)具有十分好的發展前景。

每一項新技術的出現都是伴隨著優缺點，但空間光通信的優點更為明顯，比如可以用于不便鋪設光纖的地方和不適宜使用微波的地方；用戶無法在短期內實現光纖接入，而他們卻渴望享受寬帶接人帶來的便利的地方。結合我國現階段寬帶網絡的實際情況一許多企業和機構都不具有光纖線路，但又有較高速率的通信需求，空間光通信不失為一種解決“最后—公里”接入的瓶頸問題的有效途徑[3。

無線光通信技術的出現大大拓寬了無線通信的工作頻率范圍，且隱蔽性強，安全系數高，為廣泛應用于局域網互聯等通信領域、提供了極大的便利條件。但在其應用過程中也會存在著許多的問題，這些問題的出現影響著無線光通信的發展，但盡管如此，無線光通信技術也發展越來越快，相信在不久的將來無線光通信將會產生巨大的效益[3]。

1.5空間光通信發展面臨的問題

近年來，隨著半導體激光器和光電探測器技術的不斷發展，空間光通信越來越引起人們的關注，得到了越來越廣泛的應用。但由于無線光通信技術自身的局限性，在實際應用中還存在以下問題：

(1)空間光通信系統對環境的適應性差。空間光通信系統性能對天氣非常敏感。晴天對空間光通信傳輸質量的影響較小，而雨、雪、霧等惡劣天氣對傳輸質量的影響則很大。因為雨、雪、霧等惡劣的天氣情況，會對空間光通信的光信號產生衰耗作用。在雨、雪、霧等惡劣天氣中，大氣衰減是影響無線光通信最大的因素。據測試，空間光通信技術(FSO)受天氣影響的衰減經驗值分別為：晴天，5-15db/km、雨，20-50db/km、雪，50-150db/km、霧，50-300db/km。國外針對大氣傳輸特性已作了許多研究，已取得重大進展，所推出的產品聲稱具有全天候通信能力。國外為解決這個難題，一般會采用更高功率的激光器二極管、更先進的光學器件和多光束來解決[7]。

(2)傳輸距離與信號質量的矛盾突出。空間光通信傳輸距離越大，光束就會越寬，接收端收到的光信號質量越差。激光鏈路受光束發散角、強太陽背景噪聲以及大氣信道對于信號的吸收散射等因素的影響，在經過長距離空間傳輸后其能量大幅衰減且信號質量劣化嚴重[8。為了解決這個問題，需要考慮在空間激光通信網絡中繼節點處進行再生處理，對信號進行放大及再生，才能滿足下一節點的高性能數據傳輸。例如，全光相位再生技術可實現相位調制信號的全光相位再生，能夠有效提升空間相干激光通信系統的性能，可以應用于空間高速激光通信網絡中繼節點處的全光數據中繼等方向191。

(3)收發端對準問題。無線光通信是一種視距寬帶通信技術，發射機與接收機之間需要嚴格的視距傳輸條件才能實現通信。在城市內，由于建筑物的阻隔、晃動將影響收發兩點之間的激光對準。例如，當通信設備安裝在高樓的頂部時，在風力的作用下設備會發生擺動，從而造成光路的偏移。目前，偏關法和動態跟蹤法可以解決這一問題3。

(4)激光的安全問題。激光束的安全性是無線光通信系統必須考慮的問題。光信號發射功率必須限制在保證人類眼睛安全的功率范圍內，這也限制了無線光通信的通信距離。

1.6空間光通信的應用

空間光通信技術主要應用以下幾個方面：

(1)在原帶寬不足或者有線接入條件不允許的情況下，提供高速有效的接入方案。空間光通信技術(FSO)技術可以省去城市內埋設線路的麻煩，從而快速地在樓房之間實現寬帶數字通信，也能夠在不方便鋪設光纜的區域內，或者無法架設橋梁的河流兩岸之間完成寬帶數據通信傳輸[2。

(2)應急備用方案。在通信鏈路越過高速公路、河流、峽谷或擁擠的城區以及災難恢復時，由于地理條件的制約無法鋪設光纖線路時，采用空間光通信技術(FSO)技術就可以快速解決。美國在“9.11”事件部分地區遭遇襲擊后，就大量使用無線光通信技術進行高效的應急通信工作[2]。

(3)光纖網絡的備份。現如今很多電信運營商都使用兩條光纖連接來確保所創建的商業應用網絡的安全。現在，電信運營商可以直接選擇空間光通信系統作為備份光纖網絡的冗余鏈路，以期達到節約開銷的目的2]。

(4)軍事上的應用。世界上各個大國尤其是軍事大國，無不在追求可靠和保密性強的通信。因為軍事上的通信的保密性是否良好對該國的安全有舉足重輕的影響，甚至會影響國家的興衰和民族的存亡。而空間光通信技術因具有良好的保密性在軍事上得到了廣泛的應用。如在指揮單元之間的通信；戰場通信迅速恢復；復雜地形通信；戰斗單元機動協同通信；核潛艇的指揮通信等方面都運用到了空間光通信技術(FSO)Ⅲ]。

(5)“最后—公里”的接入。空間光通信可以解決綜合業務接入的“最后—公里”接入的問題，提高用戶接入端的傳輸容量和速度，能夠較好地滿足電信網、有線電視網和IP網三網合一對帶寬的要求[3]。

(6)企業內部網互聯。空間光通信提供了臨近局域網之間互連互通的選擇方案，不僅可以解決局域網內用戶接入的高速傳輸問題，還可方便地實現局域網之間的連接，形成更大范圍的城域網和廣域網[。

(7)快速開通業務。無線光通信網絡建設迅速、操作簡單、靈活性強，可在應急場合快速開通業務，也可作為大型臨時活動的通信解決方案[3。

1.7空間光通信的關鍵技術[10]

空間激光通信系統是涉及控制學、材料學、動力學、空間科學以及信息處理、結構設計等多學科多門類的復雜系統，發展空間激光通信必須注重關鍵技術的研究和發展。

(1)高靈敏度低誤碼探測技術

高靈敏度探測技術對激光通信距離、環境、通信質量有著重要影響，高靈敏度探測器接收端關鍵技術器件。接收端低誤碼探測技術還包括自動增益控制、浮動閥值選取、單光子探測、陣列接收、偏振補償、光學相位保持和匹配等重要技術。

(2)精密可靠高增益的收發光學天線

為滿足雙向互逆跟蹤與通信，空間激光通信系統終端均采用收發一體光學天線，由隔離度100%的精密光機組件構成，同時為了滿足空間平臺載荷要求光學天線中主副鏡，合束、分束濾光片總體結構緊湊、重量輕、可靠性高。還涉及接近衍射極限的光學系統設計技術，多光軸一致性裝調技術和光學平臺輕小型化設計。特別是用于深空遠距離激光通信接收端的大口徑高質量光學系統的設計。

(3)高精度動態捕獲、對準和跟蹤技術

高精度捕獲對準跟蹤是與空間飛行器建立激光鏈路的前提，整個過程一般分為捕獲粗跟蹤和對準精跟蹤，解決方法主要采用光柵螺旋掃描的高概率快速捕獲技術和速度與振動的補償技術。由于激光發散角小，同時搜索目標區域較大，導致搜索捕獲時間長。對準精跟蹤時由于跟蹤光束發散角小，平臺振動、相對運動影響較大。解決方法主要是采用高幀頻相機和亞像元細分檢測技術實現精跟蹤精度，同時采用數字控制技術提高系統的魯棒性。

(4)高性能高可靠長壽命光電器件技術

光電器件的性能直接決定著激光通信系統的性能，如高速率、高功率、窄線寬激光器是實現高速率、高可靠通信的重要技術，一般分為內調制發射和外調制發射。我國的高性能光電器件技術比較滯后，特別是窄線寬相干光源、高性能光子探測性、CCD等關鍵器件，同時要有較好的空間環境適應能力，主要是指空間粒子輻射、背景光輻射、大溫差環境，在空間環境下器件要有較好的穩定性、可靠性。

(5)星間激光鏈路組網拓撲結構與多址接入技術

星間激光通信組網設計的目的是覆蓋大范圍區域，能滿足大區域用戶需求，可將空間分為GEO、LEO、臨近空間和近地大氣層四個部分，由此空間網絡可以分為天基衛星組網、平流層飛行器組網、近地大氣層組網。由于天基衛星有不同

的軌道高度，天基衛星組網的物理拓撲結構可分為同軌道衛星間的組網和不同軌道平臺間的組網，同軌道間衛星相對指向固定，不同軌道間的衛星指向是動態變化的，因此適應不同指向的自適應收發天線是關鍵。星間激光通信網絡可以采用波分復用技術實現干線級復用。為了減小星間通信多點接入的相互干擾，可以采用OCDMA技術，所有用戶都可以靈活的接入，而不需要定時裝置和光電轉換，因此構造高性能的地址碼非常關鍵。

(6)高調制速率多調制方式的逆向調制器

逆向調制技術已經成為熱點研究領域，具有廣泛的應用前景，但是逆向調制器技術是制約逆向調制激光通信發展應用的關鍵。目前國內逆向調制器主要是機械式強度調制，調制比和調制速率低，嚴重制約的逆向調制激光通信技術的發展應用，因此發展高調制速率多調制方式的逆向調制器十分重要。

1.8空間光通信的結構

空間光通信系統可分為七大功能模塊：光發射模塊、光接收模塊、光接口模塊、快速以太網模塊、光學天線模塊、ATP模塊和系統控制模塊。光通信系統功能模塊結構圖如下圖所示。

空間光通信系統可分為若干個子系統，包括信號子系統、光學天線平臺、ATP子系統等。其中，信號子系統包括調制器、信號光源、 光電檢測、接收機等，負責光信號的產生和還原；光學天線平臺包括光學收發天線、精瞄跟蹤裝置、粗瞄跟蹤裝置及合/分束器，負責實現激光光束的發送和接收；ATP子系統包括信標信號、信號光源、誤差檢測、誤差信號處理、控制計算機、伺服機械、粗瞄/精瞄跟蹤裝置等，負責激光光束的精確指向及跟蹤151。

(1)光發射模塊。光發射模塊的作用是將電信號通過光發射模塊轉換成光信號傳輸出去。一般由輸入緩沖級、驅動器、光發射器件和APC電路構成。其中，光發射器件是光發射模塊的核心，一般采用高功率、高效率的半導體激光器或垂直強面發射激光器。APC電路是自動功率控制電路，通過APC電路使得系統的功率達到一個穩定值。

(2)光接收模塊。光接收模塊的作用于光發射模塊互補，是從接收到的光信號中的電信號提取出來，通過光接收模塊將光信號轉換成電信號。光接收機分為前端、線性通道和時鐘提取數據再生三部分。其中的關鍵器件是光檢測器件，光檢測器和前置放大器一起構成光接收機的前端，前端是決定光接收機性能的主要因素。其中，光檢測器件一般采用PIN光電二極管或具有內增益效應的雪崩光電二極管(APD)。PIN光電二極管具有良好的光電轉換線性度，不需要高的工作電壓，響應速度快，因此，從簡化接收機電路考慮，一般多選用PIN光電二極管。而若要求接收機的靈敏度特別高時，則采用APD光電二極管。APD光電二極管具有很高的靈敏度，可以更精準地接收來自發射端的光信號，但同時由于雪崩倍增效應會產生過剩噪聲，因此要適當的控制雪崩增益，需要高的工作電壓和復雜的溫度補償電路，成本較高。前置放大器的作用則是最大限度地減少噪聲對系統的影響。

(3)光接口模塊。光接口模塊分為接收部分和發射部分，用于實現自身的空間

光通信系統與其他光通信系統接口設備之間的連接。將接收其他接口設備傳輸來的光信號轉換為電信號，再經過放大緩沖后，送入自身空間光通信系統的發射模塊中，將電信號轉換成光信號后發送到其他的標準的光接口設備中去，從而實現光的再生與中繼。

(4)快速以太網模塊。快速以太網模塊是實現本機與以太網之間的連接。通過該模塊將以太網傳輸來的信號轉換為適合本機發射的信號并發射出去，或把光接收機接收回來的信號轉換成適合以太網的信號并送到以太網的光接口中。

(5)光學天線模塊。光學天線分為光發射天線和光接收天線。光發射天線將半導體激光器發射出的激光的發散角進一步壓縮，準直成發散角只有毫弧度數量級的非常窄的激光束發射出去；光接收天線用于收集接收到的光信號并匯聚到光接收機中。

(6)ATP模塊。ATP模塊是由捕獲、跟蹤、對準(Acquisition、TrackingandPointing,、ATP)三個子系統構成，是決定整個空間光通信系統性能好壞的。ATP系統的功能是實現空間激光通信終端設備之間的精確對準，以此來完成終端設備之間的鎖定和跟蹤，在雙方鏈路之間建立通信。在瞄準的過程中，捕獲的時間越小，通信鏈路就可以很快的連接；在跟蹤的過程中，跟蹤的精度越高，兩端的通信就可以長久的保持。ATP子系統的作用是在接收端探測發射端發出的信標光，并對其進行捕獲、跟蹤，然后返回一信標光到發射端，借以完成點對點的鎖定，在兩端間建立通信鏈接。然后，雙方用通信光束開始傳輸數據，實現通信[11]。在整個通信過程中，這一傳輸鏈接需要始終存在并且要保持。如果因為某種情況或者意外導致傳輸連接的不穩定或斷開，這就需要ATP系統盡快重新進行捕獲、跟蹤和瞄準[12]。

(7)系統控制模塊。系統控制模塊是用于實時監測系統工作狀態和進行系統管理，控制系統能夠良好的工作。

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