人類對無線通訊的探索經歷了長波、中波、短波、V/UHF等多個階段。如今，無線蜂巢式網絡的主流頻段已經穩定在700兆赫茲到2500兆赫茲之間，密集高速率的5G覆蓋則開始使用300G的毫米波技術。但無線射頻的頻率並不能無限制提高下去。如今的頻譜利用基本已經走到了盡頭，從毫米波再往上走是太赫茲訊號。當穿過大氣層時，太赫茲輻射會被大氣氣體（特別是水蒸氣）大量吸收。這將空氣中太赫茲輻射的範圍限制在數十米，不適合長距離通訊。
那麽人類的通訊能力真的被無線射頻的瓶頸鎖死了嗎？不是的，無線射頻訊號 的有限性迫使人類尋求更先進的技術，那就是激光通訊技術。 特別是近紅外激光，受大氣吸收的影響較小，可以用於更長距 離的自由空間通訊。隨著2023年龍飛船ILLUMA-T的成功發射與裝載，這項偉大的試驗已經開始進行了，激光通訊可能成為改變遊戲規則的未來通訊方式。
技術優勢
激光的波長遠遠小於電波，有助於減小大氣吸收和散射的影響，使其更適用於大氣條件較為復雜的環境。
紫外光激光： 波長在10納米到400納米之間。紫外光激光可分為近紫外（NUV，例如355納米）和遠紫外（DUV，例如193納米）。
可見光激光： 波長在400納米（紫外/藍紫）到700納米（紅）之間。典型的顏色包括藍光（例如450納米）、綠光（例如532納米）、紅光（例如650納米）等。
紅外激光： 波長在700納米到1毫米之間。這包括近紅外（NIR）、中紅外（MIR）和遠紅外（FIR）激光。
常見的通訊系統電波波長 - 毫米波：10毫米-1毫米， 800Mhz 40毫米，2GHz：15毫米
更高的頻寬和數據速率：
激光波長是電波波長的百分之一到萬分之一。不考慮衰減，當前已經實作的激光承載的頻寬是射頻系統的百倍以上。
隨著激光技術的發展，與射頻相比，傳輸頻寬可能達到射頻系統的萬倍。
穩定抗幹擾
在太空介質中充分使用激光通訊，消除了大氣層的影響，可以獲得穩定而高效的傳輸。
太空對地面的服務中使用激光通訊可以采用波束賦形技術，紅外激光波束非常集中，可以更精確地穿越大氣層，減輕亂流引起的擾動, 提高訊號傳輸效率。 在一些需要在大氣中長距離傳輸並受到亂流和濕度等影響的場景中， 激光在大氣中傳播時更不容易受到大氣吸收和散射的影響，從而減小了訊號的衰減，激光通訊可能具有相對更好的效能。
使用高級的調制和編碼技術可以進一步提高傳輸速率。這包括使用更高階的調制方案和更有效的前向錯誤更正編碼。
天然獲得的低延遲網絡
全光交換機可以以非常高的速度執行，從而實作快速、高效、低延遲的數據傳輸。這對於需要即時數據處理和低響應時間的應用程式來說特別有利 。
全光開關通常具有較低的插入損耗，從而可以高效傳輸光訊號，而不會出現明顯的訊號衰減。透過透明的全光開關核心傳輸原始輸入光訊號，而不將其轉換為電格式。全光交換機的透明特性使其與協定、格式和數據速率無關。這對於維持訊號質素並最大限度地減少長途光通訊網絡中訊號再生的需求具有重要意義。
成本比較：
由射頻通訊所需的基礎設施（包括 大型天線和復雜的訊號處理器材）,地面站組網規模和發射機功率、頻譜License 以及幹擾控制等決定，目前的地面電波通訊網絡通常會產生巨大的成本。
激光通訊系統雖然提供更高的數據速率和頻寬，但可能需要在技術開發以及光學地面站和空間終端的部署方面進行初始投資。然而，一旦建立，激光通訊系統可以在降低功耗、更小、更輕的終端以及更高的數據傳輸效率方面提供成本優勢。
由於波束集中的特點，激光通訊的發射與接收器材更便宜，功率要求更小。
RF射頻技術叠代已經進入瓶頸期。而激光的束形，調制，編碼技術才剛剛興起。隨著激光通訊技術的不斷進步，它有更大空間實作經濟高效的解決方案。
工程進展
1- 空對地 - 200Gbps
2023年4 月 28 日，NASA 及其合作夥伴實作了未來太空通訊的一個重要裏程碑——在軌域衛星與地球之間的空對地光鏈路上實作了每秒 200 吉位元 (Gbps) 的吞吐量，這是有史以來透過光通訊技術達到的最高數據速率。
MIT林肯實驗室的激光通訊終端TBIRD，只有一個紙巾盒大小。他被科學家安裝在太陽同步軌域的衛星PTD-3上，六分鐘內向地球地面站戈達德航天中心的地面站發送7 TB 的測試數據。1 TB 相當於大約 500 小時的高畫質影片。PTD-3距離地面450公裏。這是人類有史以來在超長距離無線通訊的最高速率的實作。
2- 端到端（地-空-地） 1Gbps
麻省理工林肯 實驗室與NASA合作用激光通訊 ILLUMA-T替換國際太空站 (ISS) 上現有的無線電通訊系統。
在NASA的空間通訊和導航部門（SCaN）的協調管理下，ILLUMA-T正在與該機構的LCRD（激光通訊中繼）合作，完成NASA的首個雙向端到端激光通訊中繼。 LCRD於2021年12月發射。LCRD的實驗包括研究大氣對激光訊號的影響，確認LCRD能夠與多使用者並列工作，測試延遲/中斷容忍網絡（DTN）在激光鏈路上的能力，並研究改進導航能力。
激光通訊中繼演示（LCRD）已經於2021年12月發射。LCRD和ILLUMA-T將共同完成NASA的首個雙向端到端激光通訊系統
MIT實驗室的ILLUMA-T載荷交付給SpaceX的龍船。該載荷整合到龍船的尾部，於2023年11月9日的發射成功，正在與國際太空站整合。
ILLUMA-T的光學模組由望遠鏡和雙軸萬向節組成，可用於指向和跟蹤地球同步軌域上的LCRD。其光學模組的大小與微波爐相當，有效載荷本身與標準冰箱接近。ILLUMA-T將數據從空間站傳輸到LCRD，然後LCRD將數據發送到加利福尼亞或夏威夷的光地面站。一旦數據到達這些地面站，它將被發送到位於新墨西哥州拉斯克魯塞斯的NASA白沙復合體的LCRD任務行動作業中心。之後，數據將被發送到位於馬里蘭州綠灣爾特的NASA戈達德航天中心的ILLUMA-T地面操作團隊。在那裏，工程師們將確定透過這種端到端中繼過程發送的數據是否準確且高質素。
與 ILLUMA-T 等光通訊系統相比，太空探索中常用的傳統射頻通訊系統通常以較低的數據速率執行。例如，美國太空總署的太空通訊和導航（SCaN）計劃主要依靠無線電波進行通訊，但該機構也在開發利用紅外激光進行通訊的方法，這將為任務提供比以往更高的數據速率。過去使用 Ka 頻段，星際任務實作的最高頻寬約為 4.0 Mbps。（這是火星勘測軌域飛行器 (MRO) 的傳輸速率）。而使用S波段實作的太空傳輸最高頻寬則只有480K。作為一個比較，ILLUMA-T的傳輸速率為1.2 Gbps，可以在不到一分鐘的時間內傳輸相當於一部普通電影的數據量。
