อุตสาหกรรมการสื่อสารด้วยเลเซอร์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและกำลังจะเข้าสู่ยุคทองของการพัฒนา ตอนที่หนึ่ง

อุตสาหกรรมการสื่อสารด้วยเลเซอร์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและกำลังจะเข้าสู่ยุคทองของการพัฒนา

การสื่อสารด้วยเลเซอร์เป็นรูปแบบการสื่อสารชนิดหนึ่งที่ใช้เลเซอร์ในการส่งข้อมูล เลเซอร์เป็นเทคโนโลยีชนิดใหม่แหล่งกำเนิดแสงซึ่งมีคุณสมบัติเด่นคือ ความสว่างสูง ทิศทางการแผ่รังสีดี ความเป็นเอกสีที่ดี และความสอดคล้องสูง โดยสามารถแบ่งตามตัวกลางการส่งผ่านได้เป็นชั้นบรรยากาศการสื่อสารด้วยเลเซอร์และการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในชั้นบรรยากาศคือการสื่อสารด้วยเลเซอร์โดยใช้ชั้นบรรยากาศเป็นตัวกลางในการส่งสัญญาณ การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงคือรูปแบบการสื่อสารที่ใช้ใยแก้วนำแสงในการส่งสัญญาณแสง

ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยสองส่วน คือ ส่วนส่งและส่วนรับ ส่วนส่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเลเซอร์ ตัวปรับสัญญาณแสง และเสาอากาศส่งสัญญาณแสง ส่วนรับส่วนใหญ่ประกอบด้วยเสาอากาศรับสัญญาณแสง ตัวกรองแสง และ...โฟโตดีเทคเตอร์ข้อมูลที่จะส่งนั้นถูกส่งไปยังตัวปรับสัญญาณแสงเชื่อมต่อกับเลเซอร์ซึ่งปรับเปลี่ยนข้อมูลบนเลเซอร์และส่งสัญญาณออกไปผ่านเสาอากาศส่งสัญญาณแสง ที่ปลายทางรับสัญญาณ เสาอากาศรับสัญญาณแสงจะรับสัญญาณเลเซอร์และส่งต่อไปยัง...เครื่องตรวจจับแสงซึ่งจะแปลงสัญญาณเลเซอร์ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า แล้วแปลงกลับเป็นข้อมูลดั้งเดิมอีกครั้งหลังจากขยายและถอดรหัสสัญญาณ

ดาวเทียมแต่ละดวงในเครือข่ายดาวเทียมสื่อสารแบบตาข่ายที่กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ วางแผนไว้ อาจมีจุดเชื่อมต่อเลเซอร์ได้มากถึงสี่จุด เพื่อให้สามารถสื่อสารกับดาวเทียมอื่นๆ เครื่องบิน เรือ และสถานีภาคพื้นดินได้ลิงก์ออปติคอลการสื่อสารระหว่างดาวเทียมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จของกลุ่มดาวเทียมวงโคจรต่ำของกองทัพสหรัฐฯ ซึ่งจะใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูลระหว่างดาวเคราะห์หลายดวง เลเซอร์สามารถส่งข้อมูลได้ในอัตราที่สูงกว่าการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุแบบดั้งเดิม แต่ก็มีราคาแพงกว่ามากเช่นกัน

กองทัพสหรัฐฯ เพิ่งมอบสัญญามูลค่าเกือบ 1.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับโครงการดาวเทียม 126 ดวง (126 Constellation) ซึ่งจะสร้างแยกกันโดยบริษัทในสหรัฐฯ ที่พัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสงแบบหนึ่งต่อหลาย (one-to-many optical communication technology) สำหรับการส่งสัญญาณแบบจุดต่อหลาย (point-to-multipoint transmission) ซึ่งสามารถช่วยลดต้นทุนการสร้างกลุ่มดาวเทียมได้โดยการลดความจำเป็นในการใช้สถานีปลายทางลงอย่างมาก การเชื่อมต่อแบบหนึ่งต่อหลายทำได้โดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Managed Optical Communication Array (MOCA) ซึ่งมีความพิเศษตรงที่เป็นแบบโมดูลาร์สูง และ MOCA ช่วยให้การเชื่อมต่อด้วยแสงระหว่างดาวเทียมสามารถสื่อสารกับดาวเทียมอื่นๆ ได้หลายดวง ในการสื่อสารด้วยเลเซอร์แบบดั้งเดิม ทุกอย่างเป็นแบบจุดต่อจุด คือความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง แต่ด้วย MOCA การเชื่อมต่อด้วยแสงระหว่างดาวเทียมสามารถสื่อสารกับดาวเทียมได้ถึง 40 ดวง เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์ในการลดต้นทุนการสร้างกลุ่มดาวเทียมเท่านั้น แต่หากต้นทุนของโหนดลดลง ก็ยังมีโอกาสที่จะนำสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่แตกต่างกันมาใช้ และส่งผลให้ระดับการบริการแตกต่างกันได้ด้วย

เมื่อไม่นานมานี้ ดาวเทียมเป่ยโต่วของจีนได้ทำการทดลองการสื่อสารด้วยเลเซอร์ และประสบความสำเร็จในการส่งสัญญาณในรูปแบบเลเซอร์ไปยังสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดิน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสื่อสารความเร็วสูงระหว่างเครือข่ายดาวเทียมในอนาคต การใช้การสื่อสารด้วยเลเซอร์จะช่วยให้ดาวเทียมสามารถส่งข้อมูลได้หลายพันเมกะบิตต่อวินาที ความเร็วในการดาวน์โหลดในชีวิตประจำวันของเราอยู่ที่ไม่กี่เมกะบิตถึงสิบเมกะบิตต่อวินาที และเมื่อการสื่อสารด้วยเลเซอร์เกิดขึ้นจริง ความเร็วในการดาวน์โหลดจะสูงถึงหลายกิกะไบต์ต่อวินาที และในอนาคตอาจพัฒนาไปถึงระดับเทราไบต์ได้

ปัจจุบัน ระบบนำทางเป่ยโต่วของจีนได้ลงนามในข้อตกลงความร่วมมือกับ 137 ประเทศทั่วโลก มีอิทธิพลในระดับหนึ่งในเวโลก และจะขยายตัวต่อไปในอนาคต แม้ว่าระบบนำทางเป่ยโต่วของจีนจะเป็นระบบนำทางด้วยดาวเทียมที่พัฒนาเต็มที่ลำดับที่สาม แต่มีจำนวนดาวเทียมมากที่สุด มากกว่าระบบ GPS เสียอีก ปัจจุบัน ระบบนำทางเป่ยโต่วมีบทบาทสำคัญทั้งในด้านการทหารและพลเรือน หากสามารถพัฒนาระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์ได้ ก็จะเป็นข่าวดีสำหรับทั่วโลก