2025-12-31 14:27:47
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光是理解宇宙的关键。光子学技术让我们得以窥见遥远星系、地球大气成分及气候变化机制，实现跨越数百万公里的宽带数据传输，并对卫星进行精确测量与定位。2025年6月22日至27日，激光世界光子学大会将成为行业领军者的汇聚之地。
1969年7月20日"鹰号"登月舱实现首次载人登月时，激光技术问世尚不足十年。但阿波罗11号任务的登月舱已搭载激光反射器，由巴兹·奥尔德林安置于月面用于未来的月球激光测距。至今，这款采用赫劳斯特种石英玻璃的反射器仍耐受着月球表面的剧烈温差与强辐射。其100个三棱镜阵列能将地球发射的激光束原路返回，通过光速飞行时间精准测算地月距离。目前有五组此类反射器正在运行，新一代反射器正通过当前任务部署——长期测量数据为研究地月漂移、月球自转及引力潮汐作用提供了关键依据。
如今激光技术可提供卫星与太空碎片的毫米级定位数据，测绘行星与卫星的地形特征。这些数据通过日益庞大的地面站与卫星网络获取，其中搭载的激光器功率持续提升，探测器灵敏度不断增强。
卫星内部与跨越数亿公里的数据传输
激光的另一重要应用领域是无线数据传输。Cedrat Technologies为NASA"灵神星"任务提供快速转向镜，该任务近期实现了4.6亿公里超远距离激光信号传输。地面千瓦级激光器将信号发送至"灵神星"探测器，该探测器将于2029年开始探索距地球35亿公里的小行星。光子学为此提供了多光谱相机、磁力计与伽马中子光谱仪等设备。同时，该任务正在验证深空光通信技术——从宇宙深处进行激光光学数据传输。即便跨越浩瀚距离，传回地球的视频流数据速率仍可达每秒数兆比特。
欧洲空间局同样致力于推进光通信技术。通信卫星将补充地面光纤网络，并作为受损海底电缆的备用链路。汉诺威激光中心为波分复用技术研发了100瓦光输出功率的激光放大器：该设备可在单根光纤中放大十个相邻波长的独立数据通道，确保最高传输速率。TOPTICA Eagleyard等企业为卫星间及星内光通信提供激光器与激光二极管。在地球观测、通信与导航过程中，卫星持续交换信息，其各子系统也相互联通。凭借高数据速率、低延迟与低功耗优势，激光数据传输需求日益增长。
激光雷达、光谱技术、原子钟与光频梳
激光雷达系统与光谱仪同样基于光子学原理。汉诺威激光中心、弗劳恩霍夫应用光学与精密机械研究所（耶拿）及激光技术研究所（亚琛）等展商持续推动相关技术发展。欧空局"哥白尼人为二氧化碳监测"任务展示了技术潜力：自2026年起，两颗卫星将精确测量大气中二氧化碳与甲烷含量。弗劳恩霍夫应用光学与精密机械研究所为此开发了由两个棱镜和纳米结构光栅组成的光学组件，可将地球反射光分解为光谱。通过分析光谱，能以低于十亿分之一百的精度检测二氧化碳浓度，从而精准定位全球各地人为温室气体排放源。弗劳恩霍夫激光技术研究所参与的另一个任务旨在通过激光雷达监测甲烷——小型卫星MERLIN将向大气发射光脉冲，通过反射光分析温室气体浓度。
众多激光展商长期参与太空任务。Excelitas、Ametek Zygo、OHARA、POG精密光学格拉公司及LASEROPTIK等供应商提供适应太空严苛环境及近地轨道条件的坚固光学元件。AEMtec、DIAMOND、Glenair和SEDI-ATI光纤光学等企业则分别提供航天级微光电子解决方案、光纤系统或连接器。Acktar等专业公司提供用于被动热管理与杂散光抑制的超黑涂层；CILAS等企业制造的二向色滤光片与反射镜，已随"毅力号"火星车的光子学高科技仪器抵达火星。从MPS微精密系统的精密光纤定位技术，到Menlo Systems或TOPTICA Photonics的原子钟用天文光频梳与高端激光器，多样化的解决方案与供应商表明：航天事业需要团队协作，离不开完整的光子学技术体系。
激光展商为航天事业提供关键技术
回顾1969至1972年的登月任务，另一家展商引人注目：SYNOPTICS的母公司诺斯罗普·格鲁曼公司当时作为领先卫星制造商，获得了阿波罗计划所有登月舱的建造合同。该公司在詹姆斯·韦伯太空望远镜的研发建造中同样保持领导地位——该望远镜于2022年进入距地球150万公里的轨道，至今持续从130亿光年外传回揭示宇宙起源的震撼影像。高端反射镜将宽谱红外光波聚焦于光子学高端探测器，呈现遥远星系、恒星、系外行星与黑洞的迷人图像。这背后是来自14个国家近260家企业、高校与研究机构的协同合作，包括相干公司、弗劳恩霍夫应用光学与精密机械研究所、Physik Instrumente及Teledyne Technologies等激光展商。
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