近日，中國科學院空間精密測量技術重點實驗室在空間激光通信捕獲建鏈方面取得新進展并順利完成在軌驗證，相關研究成果以On－orbit Space Optical Communication Demonstration with 22s Acquisition Time為題，于2023年11月發表于美國光學學會期刊《Optics Letters》。論文共同第一作者為光電跟蹤室特別研究助理王軒和韓俊鋒研究員，通訊作者為常志遠。

空間激光鏈路組網是實現空間激光通信的基本條件，如何在短時間內快速、穩定地捕獲建鏈是組網成功的關鍵，所以實現快速、大范圍光束捕獲和穩定的高帶寬、高精度光束跟蹤成為了核心技術熱點。一般情況下，激光通信終端進入軌道初期通常需要花費大量時間完成同軸度在軌標校工作。衛星平臺的姿態確定誤差、軌道誤差、環境變化引發的結構變形等原因會導致較大的不確定場（FOU），加之數十微弧度的光束發散角，這些因素都將使得在軌的激光捕獲變得極為棘手。

圖1 同軌星間激光通信試驗示意圖

為了更快地完成在軌激光通信鏈路捕獲，研究團隊提出一種利用激光通信終端星敏感器的安裝矩陣參數在軌快速尋優方法。這種方法可以有效減小激光通信終端光軸和精密調節機構的安裝位置由于衛星入軌應力釋放帶來的誤差。巧妙地通過校正安裝矩陣參數從而大幅度提升激光通信終端初始指向精度、減小不確定場范圍，從而提升激光通信終端在軌掃描捕獲概率，減少捕獲時間。

圖2 在軌捕獲建鏈實驗結果

此項研究工作基于光電跟蹤室研究團隊前期大量的理論積累和在軌實驗研究，得到了中國科學院重點部署項目和國家自然科學基金項目支持。