星地互联的“光速”密匙：拆解极光星通一体化激光收发专利与空间组网技术

• 专利名称：

  激光通信装置及方法

• 申请公布号：

  CN 121984601 A

• 申请公布日：

  2026年05月05日

• 申请人：

  北京极光星通科技有限公司

• 主要发明人：

  王天洪、唐善平、吴少俊、谢腾、禹亚文、谢佳伟、孙航、吴昊

  

  （AI专利生图 非产品实物图）

在传统无线电通信中，信号像喇叭一样向四周扩散，虽然容易对准，但能量耗散极快，且频段带宽非常有限。而空间激光通信（FSOC）是以光束为载体传输数据。如果将无线电波比作“大声公广播”，那么激光通信就是两支“精准对射的激光笔”。

🛠️ 传统系统面临的工程瓶颈：

1. “大喊”与“倾听”的冲突（收发同轴与高隔离）：

   为了保证激光通信的稳定，发射光与接收光必须经过同一个望远镜（即“同轴”），否则光轴一旦偏折，通信链路就会断开。但在同一条通道上，发射机的激光功率极大（好比对天大喊），而接收端感知到的深空来光却极其微弱（好比倾听远处的密语）。如果隔离度不够，发射光的“回音”就会瞬间烧毁或干扰接收端。

2. “针尖对麦芒”的对准挑战（快速捕获与对准）：

   太空或复杂地面环境存在微幅振动，要在几百甚至几千公里外，让微弧度级的窄光束精准对上，需要极其复杂的捕获、跟踪和对准（PAT）系统。

针对上述难题，极光星通的研发团队在本专利中提出了一种高度集成、兼顾高同轴精度与系统隔离度的激光通信装置及方法。其光学通路设计非常精妙，主要包含以下几个关键模块：

1. 一体化扩束望远镜 (10) 🔭

兼顾“发射端的准直放大”与“接收端的缩束汇聚”。物镜组和目镜组通过合理的焦距与口径配置（例如系统波相差RMS优于42nm），保证了极高的光束传输质量。

2. 分色器与对准模块 (20 & 40) 🎯

分色器对1550nm等红外通信波段表现为高透射，而对400nm~800nm可见光表现为高反射。反射出的可见光射入对准模块，对准相机通过分光器捕获空间背景光并成像。由此，系统利用可见光进行 coarse-alignment（粗对准），再利用通信红外光进行精对准，不干扰主要通信通路。

3. 非互易单向器件/多模光纤环形器 (32) 🔄

这是解决收发串扰的核心。该器件设置了3个端口，光流是“非互易”的单向传递：发射端信号从端口1注入，只能从端口2出射进入望远镜发射；而从望远镜接收回来的空间光从端口2注入，只能从端口3输出到滤波探测模块。这一设计可实现优于40dB的收发隔离度，确保发射激光不会倒灌影响敏感的接收探测器。

在实际工程化应用中，该设计展现出如下相对均衡的性能优势：

• 高度同轴精度与强系统隔离并存：

   由于共用一套扩束望远镜，保证了信号发射和接收路线的高同轴性；依靠高隔离多模光纤环形器，有效避免了收发信号之间由于散射、反射等引起的能量串扰，提升了光信号整体的耦合效率。

• 系统设计轻量化与高集成度：

   该方案采用模块化和集成光路思想，省去了传统分立式、繁复的自适应光学调节通路。轻巧的物理特性（相比于传统数十公斤的设备）降低了载荷负重。

• 提升地面/移动端快速组网灵活性：

   结构紧凑，配合二维调节架等调整装置，使得整机非常适合在野外地面台站、车载、舰载等移动平台快速组网，在复杂地面大气环境下表现出了较强的实用适配性。

北京极光星通科技有限公司作为国内空间激光通信领域的硬科技代表企业，近年来频频取得工程化及在轨验证的突破性进展：

🌟 在轨成绩瞩目： 2025年3月，极光星通利用自主研制的“光传01/02试验星”搭载的激光通信载荷，成功完成了国内首次星间400Gbps超高速激光通信在轨试验，刷新了该领域的速率记录；其相关在轨验证工作在2026年1月入选了“2025年6G十大最新进展事例”。截至目前，公司已有多型端机在轨稳定运行，并正逐步实现低轨星座的大规模批量交付。

1. 多场景的产品应用布局：
该专利所涉及的收发光路与对准技术不仅适用于低轨卫星（LEO）的星间、星地连接，亦可广泛部署于民用航空机载通信、远洋舰船数传、陆基车载终端等应用。其优良的移动端适配度对构筑“空天地海”一体化、自主可控的无缝连接网络至关重要。

2. 强劲的市场需求与资本认可：
随着国内外商业低轨巨型星座（如国网、G60等）建设的爆发式增长，卫星对于高性价比、大带宽、轻量化激光端机的在手订单需求急剧攀升。近期在2026年2月，极光星通宣布完成了近3亿元人民币的A4轮融资，本轮募集资金将主要用于新一代空间激光通信产品的研发迭代、自动化产线建设及在轨技术验证能力的升级，加速推动激光端机从航天“工艺品”向标准化、工业化大批量生产的飞跃。