近日，我国在超40万公里地月距离间，成功搭建地面站与DRO-A地月卫星的双向激光通信链路，首次实现地月双向高速激光通信，标志着我国空间激光通信正式从近地轨道迈入地月空间。该工作中，上海微系统所聚焦深空极微弱激光信号接收核心难题，深度攻坚高速超导单光子阵列探测器，为本次重大技术突破提供了关键支撑。
地月尺度双向激光通信示意图。图片来源：中国科学院空间应用工程与技术中心
地月激光通信长期面临远距离精准瞄准、超微弱信号捕获、高速率稳定传输三大技术壁垒。激光信号跨越40万公里后衰减至单光子级别，叠加月光、大气杂散光等复杂干扰，高速光子信号探测难度极高。针对这一核心痛点，研究团队通过在地面接收系统中采用超导单光子阵列探测器，实现下行 100Mbps的通信速率。
上海微系统所依托多年超导探测技术积淀，凭借自主研发的超导纳米线单光子探测器阵列实现高速高效率单光子探测关键性技术突破。该设备具备超高探测灵敏度、极低暗噪声、超快响应速度的独特优势，可精准捕获单光子级微弱激光信号；搭配联合团队自研优化的高灵敏度信号处理算法，能够在极低信噪比环境下高效甄别有效信号，解决了地月超远距离激光信号探测难题，为双向激光链路稳定建立提供了核心硬件与技术保障，补齐了我国地月深空超微弱激光探测领域的技术短板。
本次试验最终实现上行1.25Mbps、下行100Mbps的高速双向通信速率，传输性能实现跨越式提升。对比传统5Mbps微波通信，传输一张8K月面高清图像仅需12秒，较原本4至5分钟的传输时长大幅压缩。凭借大带宽、高速率、高保密性、轻量化的显著优势，激光通信可充分满足未来地月探测、深空探索的海量数据传输需求。
本次试验属于中国科学院“地月空间DRO探索研究”A类先导专项核心新技术试验，由中国科学院空间应用工程与技术中心牵头，联合之江实验室、云南天文台、上海微系统与信息技术研究所协同攻关。未来，上海微系统所超导单光子团队将持续优化系统性能、提升探测速率与时间精度，为我国载人登月、月球科研站建设、深空探测等重大航天工程提供坚实的技术支撑。
