截至2026年7月30日，公开统计显示，Starlink在轨卫星已达到10876颗，其中10860颗处于工作状态。Starlink官方还披露，每颗现役卫星配置3套光学星间链路，单链路最高速率可达200 Gbit/s。
国内低轨星座也在加快组网。截至2026年7月4日，“千帆星座”累计发射218颗卫星；公开规划中，GW星座规模为12992颗，“千帆星座”长期规划超过1.5万颗。
当然，星座卫星数量不能直接等同于激光通信终端数量。但万颗级星座的出现，已经让载荷研制从“少量定制”走向“批量交付”。对光学系统来说，除了性能，还要考虑装调节拍、工装复杂度和结果复现性。
图1：TESAT SCOT80光学通信终端。
长光卫星技术团队近期公开了一项面向星间激光通信载荷批产的装调方法。它的重点并不是简单“用平行光管替代干涉仪”，而是把光学设计、误差补偿位置和生产检测判据放到同一套流程中重新考虑。
01 光学天线，不只是一套扩束镜
激光通信终端通常包含光学天线、发射光路、接收光路、捕获跟踪光路，以及用于监测光轴变化的自标校光路。
光学天线位于这些功能支路的公共前端：发射时扩大光束口径、压缩发散角；接收时将入射光缩束并送往探测器或单模光纤；捕跟时，它还参与外部角度到焦面光斑位置的转换。
因此，光学天线一旦出现离焦、偏心或倾斜，影响的往往不是某一条支路，而是整个终端。
图2：DLR研制的OSIRIS4CubeSat激光通信终端，展示了光学、光机和电子学的高度集成。
这项研究对应的系统采用50 mm口径、约5倍放大倍率的同轴透射式光学天线，工作波长为1540 nm和1563 nm。后端包括Tx发射、Rx接收、APT捕跟和自标校光路，并配置分色镜、分光镜、快反镜和角反射器等元件。
图3：激光通信载荷光路布局。
02 为了使用可见光干涉仪，设计要付出什么
空间激光通信常工作在1550 nm附近，而这项研究的干涉仪对照方案采用632.8 nm检测波长。
对于透射式光学系统，如果希望直接在632.8 nm下完成装调，就要同时处理检测波长和通信波段之间的色差，透镜数量、玻璃匹配和优化约束都会增加。
研究团队比较了复消色差、双波段消色差和单波段消色差方案。最终采用的结构只围绕1530～1570 nm工作波段优化。与双波段方案相比，透镜由6片减少到4片，长度由120 mm缩短到101 mm，理论透过率也有所提高。
代价也很明确：该结构没有校正常规可见光检测波长的色差，因此不宜直接套用632.8 nm干涉装调。这里并不是说它不能使用任何干涉仪——若采用工作波段附近的红外干涉仪，仍可进行波前检测，只是设备和参考光学件的配置成本更高。
这背后的设计思路值得注意：
不是为了迁就现有检测设备而增加光学复杂度，而是先围绕实际工作波段简化系统，再重新寻找适合批产的装调判据。
03 干涉仪法为什么会慢
传统检测光路通常由干涉仪、被测光学天线和标准平面镜组成。干涉仪发出的平面波通过天线后被平面镜反射，再原路返回。装调人员根据RMS波像差和Power离焦项，判断前后镜组间隔是否合适。
这种方法能够提供完整的波前信息，但批产时有一个现实问题：每次更换隔圈，都可能需要重新恢复被测件位置、标准平面镜姿态和返回光路，再重新找到稳定条纹。
真正耗时的往往不是读取一次RMS数值，而是反复恢复精密双程测量状态。
图4：典型镜头或光学系统透射波前干涉检测光路。
04 为什么放大倍率能成为装调判据
这套光学天线本质上是一套伽利略式无焦系统。理想状态下，输入和输出都接近平行光，只是光束口径和发散角发生变化。
当前后镜组间隔偏离设计值，系统就会偏离无焦状态，出射光产生额外的会聚或发散。平行光管可以把这种微小角度变化转换成焦面光斑尺寸变化。
测试分两步进行：先不安装光学天线，测量Tx准直支路在平行光管焦面形成的光斑直径，记为D；再装入光学天线，测量新的光斑直径，记为d。按照该方法的光斑提取定义，实际放大倍率为：
折射率、阿贝数、曲率半径、中心厚度和空气间隔造成的轴向误差，最终都会改变出射光束的准直状态。因此，放大倍率在这里不是单纯的性能指标，而是多个轴向误差综合作用后的等效工艺量。
图5：放大倍率法测试光路与光斑提取原理。
05 为什么不分别调整后端支路
光学天线出现离焦后，也可以分别移动Tx光纤、Rx接收镜组和APT探测器，让各条支路单独合焦。但“每条支路都调到最好”，不代表整个系统处于最佳状态。
自标校光会跨越发射支路和APT支路。如果二者分别改变后截距，单独测试可能都合格，组合后的自标校光路却可能离焦，光斑变大，进而影响质心提取和光轴标定。
因此，这套方法选择调整光学天线前后镜组间隔，把轴向误差消化在公共前端，而不是继续传递到各条后端光路。
这可以提炼成一条装调原则：
公共光路产生的误差，应尽量在公共光路内部完成补偿。
06 从2天缩短到3小时，说明了什么
实际装调中，研究团队先建立Tx支路的基准光斑，再通过更换不同厚度隔圈调整天线前后镜组间隔。当隔圈厚度为2.94 mm时，实测放大倍率达到4.82，进入仿真给出的允许范围。
完成系统装调后，发射光束发散角为67.53 μrad，接收耦合效率为51.42%，APT与自标校光斑均满足不超过12×12 pixel的要求。对照的干涉仪方案同样达到设定指标，但装调时间约为2天；放大倍率法约为3小时。
这并不说明平行光管“比干涉仪更准”。效率提升主要来自流程简化：更换隔圈后不必重新恢复双程干涉光路，焦面光斑也更容易通过软件自动提取。
还需要注意，两种方法对应的光学天线设计并不完全相同：放大倍率法用于单波段消色差天线，干涉仪法用于双波段消色差天线。因此，“3小时对2天”更适合看作一次工程对照，而不是适用于所有光学系统的固定比例。
07 平行光管能替代干涉仪吗
更准确的回答是：在特定任务中，可以替代其中一部分功能。
放大倍率主要反映轴向离焦，不能完整识别偏心、倾斜、彗差、像散、球差、局部面形误差和装夹应力。它更适合小口径、同轴透射式、单波段工作，并且能够通过一个镜组间隔补偿主要轴向误差的系统。
对于大口径反射式天线、离轴多反系统、自由曲面系统，或者对完整波前和单模耦合要求很高的相干终端，干涉仪仍然很难被替代。
这项工作的价值，不是简单提出“用平行光管取代干涉仪”，而是展示了一种面向批产的思路：先识别影响最终性能的主要误差，再选择足够灵敏、容易复现、适合生产节拍的工艺判据。
从波像差到放大倍率，变化的不只是一套检测设备，更是激光通信终端从单机精调走向批量交付后，装调思路的一次转变。
