2026深圳国际液冷技术展|CIME大湾区液冷产业展览会

激光通信终端是实现空间激光通信的核心设备，通过激光光束作为信息载体，在太空、航空或地面之间建立高速数据传输链路。其工作原理类似 “光信号的太空快递员”，将电信号转换为光信号发射，并接收处理来自其他终端的光信号，在卫星通信、深空探测等领域发挥关键作用。

激光通信终端作为空间信息网络中实现高速数据传输的核心设备，其散热问题至关重要且极具挑战性。高效的散热设计直接关系到终端的工作性能、可靠性、寿命，甚至整个任务的成败。

散热解决方案与技术

1.热源管理与隔离：

高效电源设计： 优化驱动电路效率，减少废热产生。

热源布局： 将高热功率器件（激光器、功率放大器）布置在靠近散热面或热控装置的位置。

隔热设计： 使用多层隔热材料包裹非关键区域，阻止外部热流侵入和内部热流外泄到敏感区域，同时减少低温工况下的热量损失。

2.高效热传导路径：

高导热材料： 使用导热性能优异的材料（如高导热铝/镁合金、铜、金属基复合材料）制造结构件和热沉。

热界面材料： 在器件与散热器之间填充导热硅脂、导热垫片、铟箔或金属软焊料等TIM，减少接触热阻。

嵌入式热管/均温板： 在结构板内部或关键器件下方嵌入热管或均温板，利用工质相变高效地将热量从热源快速扩散到更大面积或传导至散热面。

我们的石墨烯铝复合均温板采用热压一体化工艺制造，将石墨烯包裹于金属内部，具备以下优势：

抗盐雾腐蚀：结构设计赋予良好耐盐雾性能，适应复杂环境；

力学性能优异：密度 2.4g/cm³，兼具轻质与高强度；

导热效率高：石墨烯与金属复合，实现高效热传导。

3.主动与被动辐射散热：

散热面设计： 在航天器外表面或终端本体上设计专门的散热面（辐射器）。这是空间散热的主要手段。

高发射率涂层： 在散热面上涂覆具有高红外发射率（通常>0.8）的涂层（如白漆、氧化锌、阳极氧化处理等），最大化向外太空辐射散热。

低吸收率/高发射率涂层： 在面向太阳或其他热源的表面，使用低太阳吸收率/高红外发射率的涂层（如二次表面镜），减少热量吸收，增强散热。

3.环路热管/毛细泵浦流体回路： 对于远离散热面或热流密度极高的器件（如大功率激光器），使用LHP或CPFL等高效两相传热装置，将热量长距离、低热阻地传输到散热面进行辐射。这是解决大功率、长距离传热问题的关键技术。     

具备环路热控系统的设计与制造能力。      

典型应用案例

NASA 深空光通信项目（DSOC）：其激光终端采用碳化硅热沉与环路热管结合的散热方案，将 10W 级激光器温度控制在 25±0.5℃，满足深空通信的高精度要求。

我国 “墨子号” 量子卫星：激光通信模块通过微通道液冷与辐射散热结合，在轨运行期间器件温度波动 < 2℃，保障了量子密钥分发的稳定性。

卫星通信网络：

星间链路：如北斗卫星、星链（Starlink）卫星通过激光终端实现无中继高速互联，替代传统微波链路，减少地面站依赖。

星地链路：将卫星遥感数据（如 4K 视频、高分辨率图像）以 10Gbps 速率传回地面，相比微波通信缩短 90% 传输时间。

深空探测任务：

火星、木星探测器通过激光终端向地球传输科学数据，例如 NASA “毅力号” 火星车计划搭载激光通信终端，将数据传输速率从微波的 30Mbps 提升至 1.2Gbps。

航空与临近空间通信：

高空无人机、平流层平台通过激光终端与卫星或地面站互联，支持 5G/6G 空天地一体化网络。

关键技术挑战

石墨烯均温板需通过多项严苛测试：

极端温度循环：

1. 极端环境适应性

空间环境：真空、强辐射（如质子、电子轰击）会导致激光器性能衰减，需采用抗辐射加固设计（如金刚石涂层保护探测器）。

大气信道：地面激光通信受云层、雾霾、大气湍流影响（如光束闪烁、到达角抖动），需通过自适应光学（AO）技术补偿。

2. 高精度 PAT 技术

在地月链路中，激光束到达月球时光斑直径约 10km，接收端需在如此大的范围内快速捕获信号，相当于 “在地球上用手电筒照亮月球上的汽车牌照”。

3. 小型化与低功耗

航天器载荷对重量、功耗限制严格（如立方星载荷 <5kg），需将激光终端集成到芯片级（如光子集成回路 PIC），实现 “芯片上的激光通信”。

国内外发展现状

1. 国际前沿进展

NASA LCRD 项目：2023 年部署的地星激光通信系统，实现 40Gbps 双向传输，首次验证高轨卫星与地面站的实时高清视频传输。

欧空局（ESA）EDRS 卫星：已建成全球首个星间激光通信网络，为国际空间站提供 1.8Gbps 数据回传服务。

2. 国内研究成果

“墨子号” 卫星：2016 年实现千公里级量子密钥分发与激光通信结合，星地链路速率 10Mbps。

地面试验突破：2022 年，中国科学技术大学实现 1.24Pbps（1P=10¹⁵）的超高速激光传输，创世界纪录，为未来深空通信奠定基础。