光子技术的创新推动新一代太空竞赛

逍遥设计自动化

引言

2025年初，光子技术正在重塑卫星网络和全球通信基础设施。截至2024年12月，地球轨道上有10,893颗活跃卫星。本文探讨卫星技术的最新发展，介绍光子技术创新如何推动新一代太空竞赛的发展[1]。
% _  f2 q( m8 I# R- G* J1 E7 p当前卫星网络现状
$ l, ^0 s7 U! S4 W
# T4 V. H+ H5 [+ B, `* S# f% K目前，卫星按不同轨道高度分布：约12%位于35,786公里的地球同步轨道，提供持续通信服务；3%位于5,000至20,000公里的中地球轨道，主要用于定位和导航；大多数（84%）运行在160至1,500公里的低地球轨道(LEO)，其中SpaceX卫星占LEO卫星总数的63%。
! k- X  K# B( c- t

bge2v5c5uon64026545755.jpg

图1：展示了Rivada的Outernet星座，说明卫星如何通过激光链路互联，形成独立于地面基础设施的全网状网络。
  e, Y! i. l: \8 F卫星互联网星座的演进
! V/ K: T8 t  N/ h1 o  |: b
卫星互联网星座的概念始于20世纪90年代。SpaceX的Starlink项目于2019年启动，目前在低地球轨道运营超过7,000颗小型卫星。这些卫星为100多个国家提供50 Mbps到250 Mbps的高速互联网服务，延迟仅为20至40毫秒。

gdtx5vhwcss64026545855.png

; V( Q2 Y$ H$ c! e图2：小型通信卫星领域的竞争格局，展示了各参与者及其技术方案。
/ @$ b7 }* J6 y/ S现代卫星中的先进光子技术

6 m! n2 s* E- L现代卫星星座的核心在于光子技术的应用，特别是在卫星间通信方面。与传统射频(RF)系统不同，这些卫星采用自由空间光通信(FSO)技术，利用近红外光谱中的激光束传输数据。
- ^5 ^& t( Q6 ?2 l. ^

yv10iogqntv64026545955.jpg

8 r/ {0 {2 I  U1 I: _( X9 e  S' }, X图3：Cailabs开发的TILBA光学地面站，展示了用于卫星与地面通信的先进光通信技术。
9 v4 ]& Q1 E8 p3 |' P. x" Y地面站创新与光学器件

- X7 I9 e1 V3 u9 a) z/ N现代卫星网络需要配备先进光学接收器和发射器的sophisticated地面站。如Cailabs公司开发了多平面光转换(MPLC)技术，解决了大气湍流问题，实现了高性能光学地面站。
8 N0 `, h6 I$ @9 \* @  s

eqhxi5lt2kj64026546055.png

7 u! T5 r6 A* H图4：Exail的集成光收发器，展示了现代空间级光学器件的紧凑高效设计。

# e$ c* J: h8 d

jovtnbkfhzg64026546155.jpg

图5：Iridian专用的太阳光抑制滤光片，可有效传输卫星间通信信号，同时阻挡背景太阳辐射。
$ S  u$ [) N' N; D$ W7 D技术挑战与未来发展

自由空间光通信相比传统射频系统具有显著优势，但也面临诸多挑战。大气干扰、精确对准要求和空间碎片构成重要障碍。行业正在积极开发解决方案，包括混合通信系统和人工智能驱动的对准系统。

预计到2030年，轨道上的活跃卫星将超过60,000颗。量子密钥分发和先进的安全措施将加强空间量子通信的发展，光子技术的持续创新将实现更高的数据传输速率和更可靠的连接。
总结
$ R% J& D) Z8 g( V( p# q  x
3 C; `- g0 E6 v9 V1 V' |) G- t: I光子技术在卫星网络中的应用代表了全球通信技术的重大进步。随着技术难题不断得到解决，更先进的解决方案不断涌现，光子技术在卫星通信中的应用将在塑造全球连接方面发挥更重要作用。这一领域的持续创新不仅提升了现有能力，还为安全、高速的全球连接创造了新机遇。
参考来源

* ?# O7 r$ n4 S4 M8 o0 Z. |) F[1] J. Picot-Clémente, "New space race: Photonics is revolutionizing satellite networks," Laser Focus World, Jan. 8, 2025. [Online]. Available: https://www.laserfocusworld.com/executive-forum/article/55253371/epic-european-photonics-industry-consortium-new-space-race-photonics-is-revolutionizing-satellite-networks
END
" U7 H4 r2 L$ u0 ]5 [4 V
软件申请我们欢迎化合物/硅基光电子芯片的研究人员和工程师申请体验免费版PIC Studio软件。无论是研究还是商业应用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
, T; {. B1 `: r) ^点击左下角"阅读原文"马上申请
3 X- [* b* }' t8 R; _
8 t2 O3 A  u( {欢迎转载

转载请注明出处，请勿修改内容和删除作者信息！
& w: v$ U; x/ N$ u' o

a1mv2lmsosx64026546255.gif

9 ]# b4 v- B; y2 K. a! ]+ J* E
; t; Z2 y6 h) X( m/ V2 F) Z关注我们

. ]9 B  H7 c1 i

lzb3febeywf64026546355.png " |- J( }3 j* e$ y# L2 B

Q0 {) T( o$ }6 ~* y  Z izt14t2eepg64026546455.png % s/ h' [2 A" A  h

: z  o) F; J. L% C2 j$ R s5pidwejri464026546555.png ( K, |" s  ^8 m. ~

                     
1 a8 b# N" F% S3 y# D


5 X. w/ b+ F  v- A9 c  ?关于我们：
) a; P5 I3 W) D9 [! {* X" d% b8 _, Y深圳逍遥科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家专注于半导体芯片设计自动化（EDA）的高科技软件公司。我们自主开发特色工艺芯片设计和仿真软件，提供成熟的设计解决方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分别针对光电芯片、微机电系统、超透镜的设计与仿真。我们提供特色工艺的半导体芯片集成电路版图、IP和PDK工程服务，广泛服务于光通讯、光计算、光量子通信和微纳光子器件领域的头部客户。逍遥科技与国内外晶圆代工厂及硅光/MEMS中试线合作，推动特色工艺半导体产业链发展，致力于为客户提供前沿技术与服务。
8 {* B6 _! j' g( |% i+ F& s+ y5 F8 Y
$ U/ u" v+ U( W" ]) P7 ~. Fhttp://www.latitudeda.com/
* |4 C# G% w9 p6 M/ |" d（点击上方名片关注我们，发现更多精彩内容）