中國科學家據報導成功從靜止衛星向地球傳輸每秒 1 吉比特 (Gbps) 的數據，僅使用 2 瓦特的激光。根據《南華早報》的報導，這一速度是 Starlink 的五倍。
Starlink 是 SpaceX 的衛星互聯網服務，運行高度約為 550 公里。Starlink 的最高速度通常僅達到幾 Mbps。
衛星激光下行鏈路的主要挑戰在於大氣湍流，這會扭曲和削弱信號。為了解決這一問題，研究人員開發了一種新型的「AO-MDR 協同」方法。
這一技術結合了自適應光學 (AO) 以增強扭曲的光線，以及模式多樣性接收 (MDR) 以捕捉散射信號。
此次發展來自北京郵電大學的吳健教授和中國科學院的劉超。
新方法的運作方式
早期的努力嘗試單獨使用 AO 和 MDR 技術來應對這一挑戰。在這項新研究中，研究團隊提出了 AO-MDR 協同的方法，並表示即使在信號功率非常低的情況下，該方法也能成功避免通訊質量下降。
他們在中國西南部的麗江天文台進行了理論測試。使用一台 1.8 米（5.9 英尺）望遠鏡，團隊聚焦於一顆距離地球表面 36,705 公里（22,807 英里或 120,423 英尺）的未命名衛星。
該望遠鏡配備了 357 個微型可控鏡面，這些微鏡是自適應光學系統的一部分，旨在主動重塑和校正因大氣湍流而扭曲的激光光線。
經過微鏡校正的光線隨後被處理，以提取最可靠的數據。然後，這些光線進入一根多模光纖，通過多平面轉換器 (MPLC) 分割成八個基本模式通道。
接下來的步驟是確定這些通道中哪一個承載著最可靠和最強的信號。這就是「路徑選擇」算法的作用所在。
該算法實時分析每個通道的信號強度和質量，然後識別出三個最強和最一致的信號。研究結果顯示，信號強度顯著增強。
研究人員詳細記錄了增強信號強度的結果，並通過「多次實驗驗證」來確認這一結果並非偶然。
激光通信的需求
據報導，這一方法的一個關鍵好處是降低了數據傳輸過程中的錯誤率。這直接反映在可用信號的機率上，由 72% 上升至 91.1%。這一改進對於高價值數據的傳輸至關重要，因為即使是微小的錯誤也可能帶來重大後果。
例如，在傳輸高清電影等應用中，更高的可用信號百分比意味著更少的掉幀、較少的像素化，以及更流暢、更可靠的觀影體驗。
目前，標準的無線電頻率通信正面臨帶寬限制。相比之下，激光通信提供了更寬的帶寬以實現更快和更高效的數據傳輸，可能帶來更快的下載速度和無縫的高清串流。
2025 年 1 月，《有趣工程》報導稱，中國在衛星到地面激光通信中實現了每秒 100 吉比特的數據傳輸速率，這比之前的紀錄提高了十倍。
新研究結果已發表在《光學學報》上。
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