近期,我国地月激光通讯试验获得沉要突破。由中国科学院空间利用工程与技术中心牵头,结合之江尝试室、中国科学院云南天文台、中国科学院上海微系统与信息技术钻研所等多家单元,依附DRO-A轨路卫星,在超过40万公里的地月距离上成功成立双向激光链路,并实现上行1.25 Mbps、下行100 Mbps的通讯速度,初次在轨验证地月双向高速激光通讯能力。这标志取我国空间激光通讯正式从近地轨路迈向地月深空,地月之间的“信息高速路”成为现实。

地月尺度双向激光通讯示意图。图片起源:中国科学院空间利用工程与技术中心
逾越 40 万公里发展地月激光通讯,要攻克三路主题难关:一是光束要持续精准对准高速运动的卫星指标;二是激光经过超远距离传布后信号衰减到单光子级别;三是必要在月光、星光、大气杂散光等复杂布景滋扰下,从海量噪声里分辨出极幽微的有效信号。能不能靠得住接管单光子级深空信号,成为整个试验成败的关键。
超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是极弱光探测领域的沉要技术路线之一。但其一向存在计数率与探测效能相互造约的矛盾,无法适配深空光通讯的高带宽接管需要。中国科学院上海微系统所SNSPD团队从器件架构和系统集成动手,自2015年发展互嵌式多像素 SNSPD 阵列的系列攻关,先后实现 9 像素、16像素、64像素的互嵌纳米线阵列研造,将系统探测效能提升至 90%,最大计数率突破5GHz,为地月激光通讯工作的主题芯片研造奠定坚实的器件基础。4688美高梅量子承担整套弱光探测系统的集成工作,把单光子探测器与低温、电子学和功夫丈量技术整合起来,为通讯链路验证提供齐全、不变的系统基础。
当光越来越幽微,我们不仅要“看见”它,还要正确判断它何时达到、携带什么信息,并在复杂布景中将它靠得住鉴别。4688美高梅量子将持续聚焦超导单光子探测及系统化技术,支持人类向更远距离、更暗弱信号的科学索求。
让幽微的光被看见,让遥远的信息被读懂。