美國太空發展局「光學通訊」最新突破對我國之啟示
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美國太空發展局「光學通訊」最新突破對我國之啟示
關鍵字：學通訊、抗電磁干擾、水下隱蔽通訊
（本評析內容及建議，屬作者意見，不代表財團法人國防安全研究院立場）
近期，美國太空發展局（Space Development Agency, SDA）在建構其「增殖作戰太空架構」（Proliferated Warfighter Space Architecture, PWSA）取得關鍵性進展，成功展示衛星與空中飛行器之間的雙向雷射通訊。[1]此一里程碑不僅證實了跨領域高速數據鏈的可行性，更凸顯了光學通訊在現代軍事作戰中的顛覆性潛力。本文旨在深入分析光學通訊的基本原理，並基於近期公開的軍事科技發展，探討該技術在現代軍事領域中的關鍵應用、戰略價值與未來展望。
光學通訊的核心原理
光學通訊，簡而言之，是利用光波作為載體來傳輸資訊的技術。其核心是「調變」（Modulation），即將數位電子訊號（由0和1組成）轉換為光的物理特性變化。
一、基本運作流程
整個過程可比喻為使用手電筒打摩斯密碼的超高速、高科技版本，主要包含三個步驟：
（一）發射端（Transmitter）：將原始數據（如情資、語音）轉換為數位電訊號。使用雷射（Laser）作為穩定光源。透過「調變器」根據電訊號1（開）和0（關）的指令，以每秒數十億次的頻率極速控制雷射的發光與熄滅，從而將資訊「附加」到光束上。
（二）傳輸介質（Transmission Medium）：光纖（Optical Fiber）在地面，光束在極細的玻璃纖維中，透過「全反射」原理進行長距離、低損耗的傳輸。[2]自由空間（Free Space）則是在太空或大氣中，雷射光束直接在兩點之間傳播，如衛星與衛星、衛星與飛行器之間。
（三）接收端（Receiver）：使用高靈敏度的光偵測器（Photodetector）接收光束。當偵測器接收到光時，會產生電流，被解讀為1；反之則為0。透過此「解調」（Demodulation）過程，將光訊號還原為原始的數位電訊號。
不過，光在自由空間傳輸並非毫無損耗，而是透過一系列關鍵技術將損耗降至最低，以確保訊號能被有效接收。主要方法如下：
（一）依賴雷射的高度方向性：雷射光束可被高度聚焦，形成近乎平行的窄光束，使能量集中投射至遠方接收器，大幅降低因光束發散造成的幾何損耗。
（二）選擇「大氣窗口」波長：當光束需穿透大氣層時，會選擇大氣分子吸收與散射效應最弱的特定光波長（如近紅外光）進行通訊，這些波段被稱為「大氣窗口」。
（三）採用精密的指向、捕獲與追蹤系統（Pointing, Acquisition, and Tracking, PAT）：由於光束極窄，發射與接收端必須透過此系統持續精確瞄準，即時修正因飛行器移動造成的角度偏差，確保光束穩定命中。
（四）使用高效能硬體：透過高功率雷射發射器與高靈敏度光偵測器，直接補償訊號在長途傳輸後的衰減。
二、關鍵技術優勢
光學通訊之所以被軍事領域高度重視，源於其四大無可取代的優點：
（一）超高頻寬：光的頻率極高，可承載的資料量遠超傳統無線電波，能滿足高解析度影像、即時視訊等巨量數據的傳輸需求。
（二）高安全性：雷射光束極其狹窄且具方向性，在自由空間中極難被攔截或竊聽，具備天然的保密性。
（三）抗電磁干擾（Electro-Magnetic Interference, EMI）：光訊號不受電磁波影響，在充滿電子戰干擾的現代戰場上，能確保通訊鏈路的穩定與可靠。
（四）低損耗：在光纖中傳輸距離遠，減少了對中繼放大器的需求。
關鍵軍事應用領域
一、太空骨幹網路與跨域作戰
此為目前最核心的應用。以美國太空發展局（SDA）的「增殖作戰太空架構」為例，其目標是利用雷射通訊在近地軌道建立一個由數百顆衛星組成的網狀網路。
（一）衛星間通訊（Inter-Satellite Links）：衛星之間可以直接高速交換數據，如飛彈預警情資，無需先傳回地面，極大縮短了反應時間，形成了一個具備高韌性的「太空互聯網」。
（二）跨領域數據鏈（Cross-Domain Links）：進行太空衛星與空中平臺（如戰鬥機、無人機）之間的高速直接通訊，偵察平臺獲取的大量情資能近乎即時地傳送給前線作戰單位。
二、水下隱蔽通訊
利用能穿透一定深度海水的藍綠光雷射，進行與潛航中潛艦的通訊。這使得潛艦無需上浮至易暴露位置即可接收指令，大幅提升了其隱蔽性與戰場生存能力。
三、地面設施安全通訊
在各級指揮中心、軍事基地和重要設施之間，廣泛部署光纖網路。由於光纖通訊不產生可被偵測的電磁輻射，能從物理層面杜絕竊聽，確保最高等級的指揮、控制和情報傳遞的絕對安全。
結論
在電子戰威脅日益嚴峻的背景下，光學通訊提供了一種高抗干擾、高保密的通訊手段，是確保「資訊優勢」的關鍵。它實現了海、陸、空、天各作戰領域之間前所未有的數據整合速度，是實現「多領域作戰」（Multi-Domain Operations）和「聯合作戰指揮與管制」（Joint All-Domain Command and Control, JADC2）概念的核心支柱。光學通訊正從一項先進技術，迅速轉變為現代軍事力量的基礎設施。它透過建立更快、更安全、更具韌性的通訊網路，直接提升了軍隊的態勢感知能力（Situation Awareness, SA）、決策速度和打擊精度，無疑將在未來的軍事衝突中扮演決定性的角色。
面對高度的電子戰威脅與可能的通訊阻斷，光學通訊對臺灣發展不對稱戰力至關重要。臺灣擁有世界頂尖的半導體與光電產業，在光纖、雷射及光偵測器等關鍵零組件上具備強大的研發與製造能力。目前國軍在地面固網通訊應已大量採用光纖技術，但在建構太空衛星網路方面則處於起步階段。未來應可深化軍民整合，應善用國內強大的產業優勢，由相關部會與民間企業建立更緊密的合作，將商用成熟技術加速導入軍事應用。重點在於聚焦不對稱應用，意即與其追求建立大規模衛星數量，更務實的作法是將資源集中在特定領域，例如無人機數據鏈與跨離島通訊備援；[3]並考慮尋求國際合作，積極與盟友在光學通訊標準上接軌，爭取未來能與盟軍的通訊體系（如PWSA）有限度地整合，以提升戰場上的通訊互通性。
[1] Courtney Albon, “Space Development Agency Demos Key Space-to-air Communications link,” C4ISRNET, September 2, 2025, https://www.c4isrnet.com/space/2025/09/02/space-development-agency-demos-key-space-to-air-communications-link/.
