引言

在距離地球40萬(wàn)公里的地月L2點(diǎn)，“鵲橋二號(hào)”中繼衛(wèi)星正以4.2Gbps的速率向地面?zhèn)骰卦虑虮趁娴母咔逵跋瘛@一突破性成就的背后，是抗輻射光開關(guān)作為星間光鏈路“神經(jīng)中樞”的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著深空探測(cè)任務(wù)向火星乃至更遠(yuǎn)天體延伸，傳統(tǒng)射頻通信的帶寬瓶頸日益凸顯（如國(guó)際空間站通信帶寬僅600Mb/s），而激光通信以Tb級(jí)傳輸能力成為必然選擇。廣西科毅光通信科技有限公司自主研發(fā)的MEMS抗輻射光開關(guān)，通過(guò)美軍標(biāo)MIL-STD-883H全項(xiàng)驗(yàn)證，以150krad(Si)抗輻射劑量（超出NASA要求50%）和≤10ms切換速度，為太空光通信提供了核心光互連解決方案。

航天環(huán)境的極端挑戰(zhàn)與技術(shù)突破

1. 太空環(huán)境對(duì)光開關(guān)的三重考驗(yàn)

太空環(huán)境對(duì)光開關(guān)的性能提出嚴(yán)苛要求，主要體現(xiàn)在三個(gè)維度：

? 輻射干擾：范艾倫輻射帶總劑量可達(dá)100krad，傳統(tǒng)CMOS電路易出現(xiàn)閾值電壓漂移（典型值＞0.5V）和漏電流激增（增幅＞100%）；單粒子效應(yīng)(SEE)可能導(dǎo)致MEMS鏡面驅(qū)動(dòng)失效。

? 溫度劇變：近地軌道衛(wèi)星經(jīng)歷-180℃~+120℃劇烈溫差，材料熱脹冷縮可能導(dǎo)致光路偏移（＞1μm即造成耦合損耗增加＞0.5dB）。

? 機(jī)械應(yīng)力：運(yùn)載火箭發(fā)射階段的振動(dòng)沖擊達(dá)30g，相當(dāng)于將設(shè)備從10層樓拋下仍需保持功能完好。

2. 科毅抗輻射光開關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新

（1）加固型MEMS架構(gòu)：從材料到封裝的全鏈路防護(hù)

抗輻射光開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

科毅CR-AFS-0808型號(hào)MEMS光開關(guān)采用軍工級(jí)鈹銅合金襯底與金錫焊封裝工藝，實(shí)現(xiàn)150krad(Si)總劑量輻射耐受。關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)包括：

? 金屬屏蔽層：0.5mm厚鈦合金外殼，對(duì)γ射線衰減率達(dá)92%，優(yōu)于傳統(tǒng)鋁制外殼（衰減率65%）；

? 低功耗驅(qū)動(dòng)：MEMS鏡面驅(qū)動(dòng)電壓降至5V，功耗較同類產(chǎn)品降低40%，適配衛(wèi)星有限能源供給；

? 無(wú)膠光路設(shè)計(jì)：采用激光焊接固定光纖陣列，避免有機(jī)膠在真空環(huán)境下的“放氣”現(xiàn)象（放氣量＜1×10??g/cm2·s，符合NASA ASTM E595標(biāo)準(zhǔn)）。

（2）宇航級(jí)全流程驗(yàn)證：從實(shí)驗(yàn)室到太空的嚴(yán)苛考核

宇航級(jí)振動(dòng)測(cè)試驗(yàn)證圖

科毅光開關(guān)通過(guò)7項(xiàng)航天級(jí)測(cè)試，關(guān)鍵驗(yàn)證數(shù)據(jù)如下：

從實(shí)驗(yàn)室到太空：科毅抗輻射光開關(guān)的應(yīng)用突破

1. 國(guó)際深空通信標(biāo)桿：NASA DSOC項(xiàng)目的技術(shù)驗(yàn)證

2024年NASA“深空光通信”（DSOC）項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)200Gb/s傳輸速率，其核心光路由系統(tǒng)采用與科毅CR-AFS系列同源的抗輻射設(shè)計(jì)?？埔?strong>1×4納秒電光光開關(guān)（型號(hào)OSW-D1×4）憑借≤300ns切換速度，成功應(yīng)用于該項(xiàng)目的光信道切換模塊，實(shí)現(xiàn)8路光信號(hào)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，串?dāng)_指標(biāo)≥55dB，滿足深空通信的高隔離度需求。

2. 國(guó)內(nèi)航天任務(wù)的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)

? “鵲橋二號(hào)”中繼衛(wèi)星：搭載科毅CR-AFS-0808光開關(guān)，實(shí)現(xiàn)地月L2點(diǎn)4.2Gbps數(shù)據(jù)回傳，在-200℃~+120℃極端溫差下保持穩(wěn)定運(yùn)行，切換時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差＜1ms；

? 威海壹號(hào)星間激光終端：采用科毅磁光開關(guān)技術(shù)，突破4800公里星間鏈路的動(dòng)態(tài)光軸標(biāo)校難題，通信速率達(dá)40Gbps，相當(dāng)于1秒傳輸20部4K電影，性能達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

太空光通信系統(tǒng)框圖

結(jié)語(yǔ)：以自主創(chuàng)新構(gòu)建太空通信“中國(guó)芯”

廣西科毅光通信以MEMS光開關(guān)和磁光開關(guān)技術(shù)為核心，打破國(guó)外對(duì)宇航級(jí)光器件的壟斷。其CR-AFS系列抗輻射光開關(guān)已通過(guò)航天科技集團(tuán)驗(yàn)證，批量應(yīng)用于低軌衛(wèi)星星座，抗輻射劑量150krad(Si)、切換時(shí)間≤10ms等關(guān)鍵指標(biāo)超越國(guó)際同類產(chǎn)品。未來(lái)，隨著“星網(wǎng)工程”的推進(jìn)，科毅將持續(xù)深化太空光通信技術(shù)研發(fā)，為人類探索宇宙提供更高速、更可靠的光互連解決方案。

選擇合適的光開關(guān)是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對(duì)比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專業(yè)的合作伙伴。

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