封面解析
封面形象地展示了一对多同时空间激光通信组网终端的工作原理和应用场景。该终端采用旋转抛物面为基底的多反射镜拼接光学天线，集成于飞艇主节点平台下，同时发射和接收来自多个飞机从节点的激光通信光束，组成远距离、高速率、抗截获的一体化空中信息网络。在同一激光终端内兼容多路通信光束，从而实现了可重构空间激光通信组网。
文章来源：2025年第13期封底文章
导读
空间激光通信作为新一代无线信息传输手段，具有极高的通信容量和抗干扰抗截获能力，可应用于天、空、地、海等场景中的多种信息传输。基于空间激光通信组网这一重要但充满挑战的发展趋势，长春理工大学姜会林院士团队提出了旋转抛物面构型的一对多同时空间激光通信组网方案，15年来，该课题组进行了一系列理论和关键技术研究，研制了一对多同时空间激光通信终端系统，并开展了多点动态野外通信试验。该特邀论文被选为封底文章。
1、研究背景
为满足天空地海一体化信息网络中大规模动态节点间海量数据高速、可靠传输的需求，空间激光通信组网已成为国际空间通信领域最重要且最具挑战性的前沿方向。近年来，空间激光通信组网技术主要围绕提升组网灵活性与系统重构能力展开。
在这一背景下，长春理工大学姜会林院士团队针对空间激光通信组网中多链路并行通信的关键需求，提出了基于旋转抛物面的新型一对多同时激光通信组网构型，并在该架构下开展了多链路可重构激光通信终端的核心技术研究，完成了光端机研制及一对二外场试验验证，为构建智能化、高效能的空间激光通信网络奠定了基础。
2、一对多同时空间激光通信组网研究
课题组提出的以旋转抛物面为基底的一对多同时激光通信组网方案的核心创新在于：基于旋转抛物面指向焦点的任意方向光束都平行主轴反射这一特殊光学性质，通过多面反射镜拼接阵列，构建“一线变一面，一面变多面”的多变量全向动态模型，从而实现具备360°方位视场与60°以上俯仰视场能力的一对多同时激光通信组网光学天线。
图1 旋转抛物面一对多同时激光通信组网光学构型。(a) 旋转抛物面天线原理；(b) 旋转抛物面基底多面拼接原理；（c）抛物面基底多面反射镜拼接天线构型；（d）旋转抛物面天线一对三激光通信应用场景
在此基础上，先后突破了组网终端内的多光束隔离与复用以及组网终端间的多光束瞄准捕获与跟踪两大最关键的技术问题，提出了偏振、波长、时域模分融合的通信光复用体系以及光域码分多址的信标光隔离构型，发明了捷联多点同时光束瞄准以及变发散角变视场粗精复合捕跟等建链方法。研制了一对多同时空间激光通信组网原理样机与工程样机，促进了一个终端，通过硬件重构，与任意数量的节点建链传输这一激光通信组网美好愿景的实现。
图2 一对多同时空间激光通信建链过程
为验证该一对多激光通信组网系统的实际性能，课题组联合相关单位，在国家自然科学基金重大研究计划项目支持下，于2025年在西藏地区开展了首次一对多同时激光通信野外试验。试验场景中，地面主光端机与飞艇球载从光端机、山顶从光端机同时构建了“一点对两点”的动态激光通信网络。
结果表明，在高动态、低温、大气扰动等复杂环境下，系统可实现稳定的三端链路建立，三端稳定运行于2 km链路距离、3000 m以上海拔的高原环境中，精跟踪精度在6 μrad以内，满足激光通信链路高准直性需求。通信误码率从未启用精跟踪时的1×10⁻⁵有效降低至1×10⁻⁹，链路通信速率达2.5 Gbit/s，视频图像传输流畅无中断，充分验证了该系统的多节点快速建链与稳定通信能力。
该试验不仅证明该系统具备空间组网应用的工程可行性与拓展性，也为未来激光通信一体化网络发展提供了重要支撑。
图3 一对二激光通信组网外场试验
3、后续工作展望
未来将继续聚焦激光通信组网中的核心基础问题，深入推进旋转抛物面构型在星间通信、天地一体化网络等场景中的工程化落地和标准化应用。同时，在国家“十四五”重点研发计划项目支持下，积极探索激光通信与高精度测距测速、时频同步的一体化融合体制，构建具备数据传输、空间测量与时间服务三重能力的时空一体化激光信息网络。课题组将持续深化前沿研究，为构建自主可控、安全高效的天地一体化信息基础设施体系贡献力量。
团队简介
长春理工大学姜会林院士团队是我国最早开展空间激光通信研究的机构之一。团队依托“空间光电技术国家地方联合工程研究中心”和“光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室”，长期从事空间激光通信及其组网技术研究。相继实现了我国首次“动中通”、“双动态”和“飞中通”激光通信，并建立了最远距离的固定翼飞机间激光传输链路；提出了“一对多”同时激光通信组网理论，研制了原理样机，在西藏鲁朗成功完成了首次飞艇对地面“一对二”同时激光通信组网试验。被授予“全国高校黄大年式教师团队”和“全国专业技术人才先进集体”。
通信作者简介
姜会林，1945年生，中国工程院院士，长春理工大学教授，博士生导师。应用光学专家，在光学设计理论、光电动态测试和空间激光通信方向做出了重要工作。先后主持国家“863”重点、国家自然科学基金重大等项目36项，出版著作9部，发表学术论文300余篇，授权发明专利60余项，获国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖1项。
第一作者简介
于笑楠，1989年生，长春理工大学教授，博士生导师，德国Fraunhofer HHI、TUBS访问研究员。从事空间激光通信研究工作，在光束伺服调控和测通信号处理方面具有特色。先后主持国家科技部重点研发计划课题、国家自然科学基金青年基金等项目10余项，在JLT、OL、OE等期刊发表论文40余篇，授权发明专利20余项，获中国光学工程学会技术发明一等奖1项，吉林省科技进步一等奖1项。
科学编辑 | 于笑楠
编辑 | 杨晨
