我国高动态平台超高速激光通信技术取得重大突破

想象这样一个场景：战场上空，一架高速机动的无人侦察机，正在用激光，向后方的地面指挥所不间断地实时传送4K高清视频画面。这意味着，无人侦察机上的“激光笔”必须在剧烈的机动和晃动中，始终精确地对准地面指挥所的激光接收器。

这就是“高动态平台超高速激光通信技术”

高动态平台：指的是高速运动、姿态变化剧烈的载体，比如战斗机、无人机、低轨道卫星、导弹等。它们可能以数倍音速飞行，同时进行翻滚、转弯等复杂动作。

超高速：指的是以超高的速率传输数据，在1秒内传输相当于十部高清电影的数据量，比当前5G移动网络快上千倍。

激光通信：不同于传统的无线电波通信，它使用波长极短、能量集中的激光束作为信息载体。

这项技术最大的难点，是要在高动态的情况下，让直径厘米级的激光光束准确对准远距离外的接收孔径，其难度超乎想象。

美国从上世纪70年代就开始研发这种技术。进入2000年后，多次进行无人机对地面和飞机对飞机的激光通信试验。传输速率最高达到每秒2.5千兆比特，跟踪精度达到10微弧度，相当于在1公里外，光束的抖动必须控制在1厘米以内。

德国在狂风战斗机上，实现了与地面移动节点之间距离超过50公里的激光通信。传输速率达到每秒1.25 千兆比特，约等于一部高清电影的十分之一；跟踪精度达到20微弧度，相当于1公里以外约2厘米的精度。

2025年12月23日，中国科学院西安光学精密机械研究所联合兄弟单位，完成了一项里程碑式的试验，大幅超越了欧美的技术水平。

这项在浙江宁波进行的试验，是在一艘通过缆绳系留在空中剧烈晃动的大型飞艇上，用激光向地面传输数据。传输速率达到了每秒103.125千兆比特，是美国的40倍，德国的80倍；在系留艇面临风力摇晃、姿态漂移和结构震动等复杂干扰情况下，跟踪精度达到10微弧度，连续稳定通信216分钟，全程未出现链路中断。相当于在剧烈颠簸的平台上，拿着一只激光笔，在超过3个半小时的时间里，始终精确瞄准千米外的一枚硬币。

他们的突破成功，核心在于一套 “先解耦，再补偿”的方法：

一是精准诊断，构建三级解耦模型

团队将整个系统的扰动，精细拆解为 “平台—机构—光束”三级，并建立相应的数学模型，量化分析从飞艇整体摆动、内部机械微振到大气湍流等每一类扰动对光束的具体影响。

二是主动补偿，毫秒级智能预判

基于精准模型，建立了系统控制算法，能根据高动态平台的实时运动状态，提前毫秒级计算出补偿指令，驱动精密机构反向动作，使激光束精准地牢牢锁定目标。

西安光机所的高动态平台超高速激光通信技术达到了世界领先水平，来源于二十年在光通信领域的深厚积累，形成了从前沿基础研究到极端环境验证的全面布局，能下五洋捉鳖，能上九天揽月。

2020年11月10日，我国深潜器“奋斗者”号坐底深度10909米的马里亚纳海沟，高清摄像机拍摄的实时画面，通过西安光机所研发的蓝绿激光发射器发送至上方的海面，再通过卫星传回央视直播演播室，向全球观众直播。直播画面达到了1080P的高清标准，清晰地展示了深渊海底的地貌、岩石和海底生物，色彩和细节得到惊人还原。这是人类历史上首次实现万米海底的HD高清视频直播。

2022年5月20日，西安光机所的卫星激光通信系统在酒泉卫星发射中心成功发射，在轨测试实现了600公里距离的星间高速激光通信，传输速率达到2.5千兆比特，最长连续稳定通信时间达到145分钟，误码率为0。

2025年的这次试验，西安光机所达到每秒100千兆比特以上的传输速率，比欧美国家提高了数十倍，得益于2023年西安光机所谢小平研究员团队采用光频梳理论，在基础研究领域取得的轰动性进展。

通俗地说，光频梳就是将一束激光“刻”成数百万个等间隔、极其稳定的频率“齿”，相当于把一条高速车道变为数百万条高速车道。

光频梳早在2005年就获得了诺贝尔物理学奖。但长期以来，制造高性能的光频梳设备复杂、昂贵且体积庞大，难以投入实际应用。

西安光机所谢小平团队攻克了两大核心难题：

他们将原本需要占据整个光学实验台的复杂系统，通过先进的“集成光子芯片”技术，压缩到了指甲盖大小的芯片上。

在微小化的同时，他们确保了光频梳的“齿”足够多、足够稳定、间隔足够精准，为制造低成本、可量产的高性能光频梳器件铺平了道路。

利用它，团队在1公里距离实现了每秒1020千兆比特的传输速率世界纪录，意味着每秒可传输约125千兆字节的数据，相当于一秒内传输几十部蓝光高清电影，为未来通信的容量爆炸储备了革命性技术。

我国的高动态平台超高速激光通信技术将会继续发展，实现双向高动态平台的激光通信联网。例如：

无人机蜂群通信：数十甚至数百架无人机通过激光组成动态网络，共享战场信息，协同执行任务。

有人-无人协同：高速机动的战斗机与忠诚僚机之间，通过激光安全、高速地共享传感器数据，进行协同作战。