中金研报 | 卫星互联网:星间激光通信——激光连星,光织苍穹

星间链路成为大型星座标配，牵引超500亿元激光通信增量市场。星间链路使航天器不依赖地面站直接通信，可解决全球布站难题、提高数据回传实时性，已成为大型星座组网互联的必要配置。激光链路凭借可用带宽大、速率高、体积小功耗低、抗干扰能力强、无频谱管制等优势，成为主流技术路径，我们测算卫星互联网需求牵引下，全球激光通信终端市场可达502亿元。

激光终端是光机电综合体系，由光学、跟瞄、通信等多个综合系统构成。激光星间通信系统是光机电综合体系，激光通信终端由光学、跟瞄和通信等综合系统构成，光信号在调制、放大后经由光学天线发射并实现建链。其中1）APT负责捕获、跟踪、瞄准，是光学建链的核心分系统；2）调制模式中OOK为传统主流，高速链路需求推动BPSK、QPSK相干体制发展，DSP等核心元器件具备较高壁垒；3）星载路由是空间段组网核心及星间链路必备配置，通过CPU与FPGA实现。

供应链体系趋于完善，产业迈向高速发展阶段。国内产业正由小批量验证向规模交付发展。五院西安分院、航天电子等保持先发优势，极光星通、氦星光联、蓝星光域等市场化企业发展持续加速，此外烽火通信等传统光通信厂商也积极切入星间激光通信领域。我们认为星间激光通信产业有望进入高速发展阶段，建议关注领先的激光终端整机厂商及核心零部件供应商。

星座建设不及预期；技术研发不及预期；行业竞争加剧。

星间链路是航天器之间建立的通信链路，逐步成为大型星座标配。基于星间链路，航天器之间能够直接实现不依赖地面站的信息传输和交换。大型星座配置星间链路后，可实现星间测量与通信，使多星形成有机整体，扩展单星能力。星间链路技术可解决全球布站难题，支持多星全域、实时测控和数据回传，可实现卫星与卫星间的信息传输。此外，星间链路还可丰富定位、定轨、时间同步等测量手段。目前，以Starlink、星网为代表的大型卫星互联网星座均将星间链路作为其核心传输链路，星间链路已成为大型星座组网和互联的必要配置。

星间链路有效支撑卫星互联网的全球覆盖，巨型星座计划进一步推动了星间链路的应用。卫星-地球链路传输模式下，卫星作为中继节点，仅完成信息转发，不直接处理信息，这一过程主要依赖地面信关站和地面网络。星间链路模式下卫星之间直接进行信息交互，不在地面用户可见范围内的卫星可通过星间链路将数据传输至其他可见卫星，卫星既是中继节点又是交换节点。在卫星互联网星座中，星间链路能够提高数据回传的实时性，显著降低卫星通信的端到端时延，并减少对地面网络的依赖，有助于实现全球网络覆盖，Starlink及国内卫星互联网工程等巨型星座的建设进一步推动了星间链路的应用。

星间通信包括微波、激光、太赫兹等多种方式，激光凭借带宽、功耗等优势成为核心迭代方向。根据电磁波所处的频段不同，星间通信技术可分为微波通信、太赫兹通信、激光通信。星间微波通信电磁波长约30mm~3m，长期以来是卫星互联网的主要传输手段，具有技术成熟、传输距离远、覆盖范围广等优势。随着卫星及各种航天器所需的通信容量呈指数增长，微波通信已难以满足急剧增长的通信容量需求，太赫兹尚处于研究阶段，星间激光通信凭借其带宽、功耗等优势被认为是最具潜力的空间通信技术。

► 可用带宽大、速率高：通信系统中，载波带宽通常与频率成正比，光载波中心频率高达10^16Hz，远高于射频微波的特定频率，光通信的可用带宽可达射频微波的万倍以上。考虑地面通信速率由2.5Gbpss逐步迭代至400Gbps，我们认为未来星间激光通信链路单波速率有望提升至400 Gbps 量级。

► 体积小、功耗低：由于激光波长相对较小、方向性好且能量集中，对收发机功耗要求相对较低。当前激光通信系统所需的光学天线、收发机等器件比微波通信系统尺寸小、质量轻，更容易满足星上有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。

► 抗干扰能力强：微波通常采取一对多的通信方式，容易被相似波段信号干扰且容易被窃取和破解。激光光束发散角小、束宽极窄、方向性好，在空间中不易被捕获和监听，具有较强的保密性，可有效提高抗干扰防窃听能力。

► 无频谱管制：微波散角大且易对周围产生干扰，因此ITU对微波频率划分和使用有严格限制，当前传统航天使用的频率相对紧张。而激光通信发散角小，抗干扰性强，其频率资源的使用几乎不受限制。

激光通信终端是建立激光星间链路的核心硬件，单星配套终端数量通常为2~4个。LEO卫星网络拓扑中，卫星在轨道上向极区方向运动。每颗卫星与前后左右的4颗卫星通过星间链路连接，同一轨道内的链路称为轨内星间链路，相邻轨道间的链路称为轨间星间链路。LEO卫星运动过程中，轨内星间链路（ISL，Inter-Satellite Link）始终保持连接状态，轨间ISL却会出现断开与恢复的现象。如网络拓扑所示，单一卫星通常搭载2~4个激光通信终端，以满足其轨内和轨间星间链路建立需求。

巨型卫星互联网星座推动激光通信需求释放，Starlink探索400Gbps激光通信应用。当前以SpaceX为代表的卫星互联网星座已开始大规模激光星间链路应用，Starlink在其Progress报告中指出Starlink V2 Mini 卫星均搭载3套星间激光链路，整个网络由24000条星间链路组成，2026年其星间链路预计将实现400Gbps速率，同时基于NASA的CSP项目为其他星座运营方提供Plug and Plaser激光终端用于实现跨星座的激光星间链路。中国的“星网”和国外的“Kuiper”、“Telesat”网络均将激光星间链路作为其核心传输链路的方式之一。

基于当前卫星通信星座规划，我们测算激光终端市场规模可达502亿元。巨型星座组网是卫星激光终端的主要需求来源，基于当前全球主要四个卫星互联网星座规划卫星数量，参考近地轨道对地观测卫星设计寿命2~5年，参考氦星光联数据，当前单颗卫星标配4－8台激光通信终端，单台终端价格约60－100万元，我们测算远期稳态情况下，全球主要卫星互联网星座有望拉动502亿元卫星激光通信终端市场空间。

星间激光通信终端是一种光机电综合系统，由光学、跟瞄和通信三个基础分系统构成。搭载在卫星上的激光通信终端是一个光、机、电等复合的系统，包括光学、跟瞄和通信三个基础分系统。进一步细分来看，激光通信终端主要由发射接收光束的光学系统、进行调制解调的通信模块、按照特定光路设计的机械结构装置、光束实现精确定向的控制系统、电源系统以及热控系统组成。

光信号经过激光器、调制、放大等步骤，凭借APT系统实现建链。星间激光通信的通常工作流程是，激光器/光源产生激光，并经由调制器进行调制，随后经光放放大，经由光学中继和发射天线将光发射到太空中。接收端，卫星激光终端APT系统启动并捕获信标光、建立稳定链路、接收信号光，随后经由收发模块和解调模块，实现星间激光通信。光信号在其中经过通信载波生成、调制、放大、发射等多个环节，对应激光器、收发处理、光放、光学中继、收发天线等多个组件。

稳定建链是星间链路核心难点，软硬配合实现高精度激光建链。卫星通信收发两端相距遥远且处于高速运动状态，快速光束捕获和高精度光束跟踪是星间激光通信的关键所在。由于卫星一直处于高速运动状态，卫星之间的相对位置时刻高速变化，星间激光通信依赖高精度的光学跟瞄系统保持星间链路的动态对准和连接，光学跟瞄系统的性能主要受光学天线精度、轨道预测精度、载荷控制补偿精度的约束，需软件算法与硬件相配合以实现高精度激光建链。

快速反射镜是APT系统内的核心部件，主要实现精瞄与提前瞄准功能。精瞄快反镜通过快速反应和高精度偏转，纠正来自于激光穿过大气湍流和卫星平台振动等导致的光束错位。空间激光通信终端的快速反射镜需要在−80~100℃冷热交变、5~10krad的辐射量下保持7年以上的持续工作，是整个APT系统实现精瞄和预瞄准的核心部件。当前主要使用压电陶瓷及音圈电机驱动的快速反射镜，压电陶瓷快反镜的光学偏转角可控制在10mrad以内。此外，国内也开始布局MEMS压电快反镜，在保持一定精度的同时实现小型化和较低成本。

调制模式是激光通信的关键技术之一，OOK是传统星间链路的主流调制方式。调制是将携带信息的信号叠加到载波光波上，通过改变光波的振幅、频率、相位、偏振状态和持续时间等参数实现信息传递。调制方法可以分为非相干通信和相干通信两大类。非相干通信体制通过强度调制/直接探测(Intensity Modulation/Direct Detection，IM/DD)方式实现。相干通信体制通过相位调制和相干探测的方式实现。在传统低轨场景中，基于非相干探测的OOK（On-Off Keying）调制模式技术成熟度较高，是低轨星间链路的主流调制模式。

高速率激光链路对调制解调技术要求提升，相干调制解调成为首选方案。过往低轨卫星激光通信主要采用非相干通信体制调制，随着低轨卫星互联网星间链路由10Gbps向100Gbps乃至400Gbps发展，高速星间链路对调制和探测体制的要求进一步提升，传统的强度调制直接检测方案难以支撑太比特每秒级的星间互联需求，相干探测及相应调制方式逐步成为下一代星间链路的主流方式。相干调制模式对DSP、FPGA等核心硬件及算法均提出较高要求，我们认为具备调制解调软硬件实现能力的企业有望持续受益。

星间链路构建星间互联网络，路由是空间段组网核心。星地一体化的卫星互联网系统分为空间段、用户端和地面段，其中空间段的星间网络由各卫星上的核心路由器组成。星载路由主要负责在卫星星座内部实现高速、可靠、动态的数据包转发与网络连接管理，是构建天基互联网的核心枢纽。低轨星座在覆盖整个地球表面的同时，网络节点数远小于地面网络,意味着其数据带宽应远高于地面网络链路，这要求星载路由具备5Gbits以上的数据吞吐量，包括星间链路、馈电链路以及星内其他设备的所有带宽。

星载路由主要使用CPU及FPGA实现路由功能，同时包括与星内设备的通信接口。星载路由控制单元功能主要由CPU实现，交换单元功能则通常由FPGA实现。在星载路由的工作过程中，CPU接收网络内其他节点广播的链路信息，组成完整的网络拓扑信息并在预置与接收信息不同时进行更新，FPGA则负责对数据包进行流分类和分组处理。此外，星载路由还需要配备面向星载相控阵、星间链路及星内其他设备的高速接口，以满足路由的工作需求。

星间激光通信产业链可分为上游核心器件、中游终端集成与系统制造、下游应用与运营三个环节。上游主要包括光芯片、高功率激光器、APT分系统以及抗辐射电子元器件等；中游主要为终端集成与系统制造，涵盖星载、机载及地面终端，对系统集成能力、工程化能力和批产能力要求较高；下游则对应具体应用与运营场景，包括卫星互联网星座、遥感数据回传、特种通信以及新兴的太空算力网络等。随着星座组网加速和应用场景持续拓展，产业链各环节协同要求不断提升，纵向整合正逐步成为行业发展趋势。

核心器件包括光机电等多个综合系统，终端厂商持续推进器件自产。激光通信终端由处理机、APT系统、光放大器等多个光机电综合系统构成，其产业链上游覆盖光学、机械、电子等多个产业链。激光终端系统的复杂性对终端厂商集成能力提出较高要求，除特定外协部分外，氦星光联、极光星通等核心激光终端厂商正着力推动核心光学元器件自研自产。

► 光源/收发/调制解调/光放：复用成熟光通信产业链，光芯片是环节价值核心。包括调制器、激光器、光学发射天线以及准直系统等，以EDFA、激光器芯片、调制解调DSP为代表的核心芯片是该环节价值核心。该环节复用国内光通信产业链，长光华芯为太空计算星座开发了激光通信相关产品并参与某工程配套；烽火通信布局低轨星载路由与星间激光通信。中科际联在激光发射系统环节也已形成代表性产品，包括星载窄线宽半导体激光器和星载高功率低噪声一体化光纤放大器，可产生线宽＜10kHz、输出功率最高6W的窄线宽激光光束。

► 捕获跟踪瞄准（APT）系统：建立和维护空间激光通信链路的关键子系统。主要包括粗跟踪机构、精跟踪机构和预瞄准机构，多数激光终端厂商选择自研。其中，极光星通链路跟踪误差 < 5μrad，在约640km星间距离下完成稳定通信；蓝星光域实现首次发令即建链、首次建链仅用时3分钟，并具备超大角度快速扫描与无需恒星标校建链能力；氦星光联则将星间建链时间压缩至15秒，并实现精密振镜系统等关键部件自主研发。

中游环节主要承担星间激光通信终端研制工作，是产业链中壁垒及附加值较高的核心环节。由于星间终端需同时满足高精度APT、高速率调制解调、低功耗小型化以及宇航级可靠性等多重要求，激光通信在光机电算一体化设计、核心器件协同、整机集成及环境适应性验证等方面均具备较高门槛。企业的批量交付能力与成本控制能力也日益成为竞争关键点之一。中游竞争正逐步由早期技术验证转向量产交付，在轨验证数据、工程应用经验及批产能力或是终端厂商竞争的关键。

传统院所占据先发优势，后发市场化企业快速发展。激光星间链路市场集中度较高，头部企业占据主要市场份额。其中传统院所研制进展领先，航天五院西安分院是我国星上激光终端产品领先研制单位，并完成高速高阶相干激光通信等关键技术验证。704所在各领域获得了型谱化、批量化激光终端研制任务。烽火通信依托其在高速相干光传输领域的长期积累，布局星载激光及路由产品。民营企业方面，极光星通已完成国内首次在轨星间400Gbps试验，并在640公里星间距离下实现稳定通信。氦星光联在2025年“三体计算星座”首发任务中提供24套激光通信终端，并完成11条星间链路同时在轨建链、通信及互联计算。蓝星光域，其LX-N2为轻小型低功耗星载激光通信终端，重量不超过2kg，适用于百公斤级小型卫星、低轨组网及远距离数据传输等场景。

激光通信终端放量节奏与星座建设节奏一致，尤其受到低轨互联网星座、算力卫星组网进度的影响。星座组网进度受到火箭发射能力、发射场工位、卫星制造与入轨节奏等多方面因素影响。若星座建设进度低于预期，则激光通信终端作为星间链路关键载荷，其交付与收入确认都将受到不利影响。

激光通信终端属于典型的高复杂度宇航系统，涉及光学天线、光收发模块、EDFA、DSP/FPGA、APT/PAT等多个子系统协同工作。行业相关技术标准尚未完全统一、技术路线尚未完全收敛、产品形态尚未最终固化，且通信速率正持续迭代，若后续技术及产品研发不及预期，则可能对产业发展带来不利影响。

从产业格局看，激光通信赛道正走向院所、通信大厂、民营商业航天公司多方竞争的局面。若行业竞争进一步加剧，则可能对当前参与者的份额、产品价格造成不利影响。

本文摘自：2026年7月9日已经发布的《卫星互联网#06：星间激光通信——激光连星，光织苍穹》

刘中玉 分析员 SAC 执证编号：S0080521060003 SFC CE Ref：BSP722

李舜尧 分析员 SAC 执证编号：S0080525090005