研究人员开发出新型“AO-MDR协同”方法。

据报道，中国科学家仅使用2瓦激光器，就实现了从地球同步轨道卫星到地面每秒1吉比特（Gbps） 的数据传输。

据相关媒体报道称，这一速度“比星链（Starlink）快五倍”。

太空探索技术公司（SpaceX）的星链卫星互联网服务运行在地球上方约341英里（550公里） 的轨道上。星链的最高速度通常仅能达到几兆比特每秒（Mbps）。

卫星激光下行链路面临的主要挑战是大气湍流，它会导致信号失真和衰减。

为了解决这个问题，研究人员开发了一种新型的“AO-MDR协同”方法。

该技术结合了自适应光学（AO） 来锐化失真的光束，以及模式分集接收（MDR） 来捕获散射的信号。

这项成果由北京邮电大学的吴健教授和中国科学院的刘超团队共同完成。

工作原理

早期的尝试曾试图单独使用AO或MDR等技术来应对大气湍流。

在这项新工作中，他们提出了AO-MDR协同技术。研究团队表示，即使在信号功率非常低的情况下，他们的方法也能成功避免通信质量的下降。

他们在位于中国西南部的丽江天文台对其理论进行了测试。

研究团队使用一台1.8米（5.9英尺） 口径的望远镜，瞄准了一颗距离地球表面惊人的36705公里（22807英里或120423英尺） 的未命名卫星（进行通信）。

该望远镜配备了一个高科技阵列，由357个微小、可单独控制的微型镜片组成。这些微型镜片是自适应光学系统的一部分，其作用是主动重塑和校正被大气湍流扭曲的入射激光束。

经过微型镜片校正后的光线，随后被处理以提取最可靠的数据。

接着，光线进入一根多模光纤，并通过一个多平面转换器（MPLC） 分成八个基模通道。

下一步是确定这些通道中哪个承载的信号最可靠、最强。这就是“路径选择（path-picking）算法”发挥作用的地方。

该算法实时分析这8个基模通道中每个通道的信号强度和质量，然后从中识别出三个最强、最相干的信号。

结果令人印象深刻：研究人员观察到了信号强度的显著提升。

研究人员细致地记录到，信号强度的增强并非偶然。它经过“多次实验验证”反复确认。

激光通信的需求

据报道，该方法的一个关键优势是减少了数据传输中的错误。这直接体现在“可用信号概率”从72% 大幅提升至91.1%。

这种提升对于传输高价值数据至关重要，因为即使微小的错误也可能导致严重后果。

例如，在传输高清电影等应用中，更高的可用信号概率意味着更少的丢帧、更低的像素化问题，从而带来更流畅、更可靠的观看体验。

标准的射频通信正接近带宽极限。

相比之下，激光通信提供了更宽的带宽，可实现更快、更高效的数据传输。它能带来诸如更快的下载速度和流畅的高清流媒体等优势。

2025年1月，有媒体报道称，中国实现了卫星对地激光通信中每秒100吉比特（100 Gbps）的数据传输速率，这比其之前的记录提高了十倍。

这项新研究成果发表在《光学学报》期刊上。

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