在太空中，除使用的傳統電波（Radio Frequency, RF）通訊外，近年來光通訊的需求逐漸增加。光通訊具備寬頻、高速通訊、小型化以及優越的保密性等特點，採用光通訊的項目包括美國SDA（Space Development Agency）的PWSA（Proliferated Warfighter Space Architecture）以及歐洲的HyDron（High thRoughput Optical Network），還有SpaceX的Starlink和Amazon的Kuiper等。根據各國近年動向，衛星光通訊（Satellite Optical Communications）需求增加，全球市場規模在2022年為15.1億美元，預計從2023年的17.7億美元持續成長，到2030年將達51.2億美元，市場前景看好。
相較於RF通訊，衛星光通訊的優點
- 豐富的頻率資源（>THz）可實現 大容量化、高速化
- 無需許可證，不受電波法的規制、不用頻率調整或國際間協調
- 小型天線即可實現高增益。小型天線可以有高增益，在尺寸、重量與功率（SWaP）方面具有優勢
- 保密性高，窄波束降低干擾與攔截風險
衛星光通訊面臨的挑戰— 低地球軌道（Low Earth Orbit, LEO）與地球靜止軌道（Geostationary Orbit, GEO）間的關鍵問題
1. 空間捕捉：衛星高速相對移動帶來擾動與熱變形問題，需透過追蹤感測器的誤差信號控制微弧度級鏡面驅動機構，確保發射與接收光軸對準。
2. 頻率捕捉：光為超高頻，須抑制信號頻寬外的都卜勒頻移（Doppler Shift）與光源頻率波動，確保訊號在接收濾波器頻寬內。
3. 超長距離傳送：結合超高靈敏度接收器、真空環境高功率放大器與雙向波束成形技術，實現超長距離通訊。
圖片來源：NASA