最敏感的光学接收器，用于基于激光束的空间通信

时间：2022-05-14 08:25:03 来源：

新概念的实验设置的例证。

空间通信需求最敏感的接收器可以获得最大程度，同时还需要高比特率操作。Chalmers理工大学的研究人员最近展示了基于激光基于基于光学前置放大器的基于激光光束通信的新颖概念，瑞典。

在科学期刊大自然：光学与应用，研究人员团队描述了一种依赖于光学放大器的自由空间光传输系统，原则上不会增加任何其他预先存在的光放大器，与所有其他预先存在的光放大器相反 - 敏感放大器（PSA）。

研究人员的新概念以每秒10千兆位的数据速率展示了一个前所未有的接收器灵敏度，只需10千兆位。

“我们的结果表明了这种新方法的可行性，用于扩展远程空间通信链路中的范围和数据速率。因此，它还具有帮助突破天空中的日期数据返回瓶颈的承诺，世界各地的太空机构正在遭受今天的痛苦，“研究小组和作者的主管彼得安德克森教授说文章与博士拉克拉拉拉和高级研究员在Chalmers理工大学微技术和纳米科学系的jochenschröder。

激光和无线束占地面积的比较。

基本上增加未来的高速链路的范围和信息率将对卫星间通信，深空任务和地球监测等技术具有很大的影响，具有光检测和测距（LIDAR）。这种高速数据连接的系统越来越多地使用光学激光束而不是射频光束。这样做的一个关键原因是，由于光波长在光波长下传播的功率损失基本上较小，因为梁凹陷减小。

“这种方法从根本上导致任何预放大的光学接收器的最佳敏感性，并且还优于所有其他当前的最先进的接收技术，”查尔摩工业大学的光子学教授Peter Andrekson说。

然而，长途距离，光束也经历了巨大的损失。例如，从地球发送到月球的激光束 - 约40万公里 - 具有10厘米的光圈尺寸，将损失大约80 dB的功率，这意味着只有1部分占1件余量。随着可传输功率受到限制，具有可以恢复尽可能低功率发送的信息的接收器至关重要。这种灵敏度被量化为恢复数据所需的信息钻头的最小光子数量。

在Chalmers的新概念中，信息被编码到信号波上，与不同频率以不同频率的泵波在非线性介质中产生共轭波（称为惰轮）。这三个波一起发射到自由空间中。在接收点处，在捕获光纤中的光之后，PSA使用再生泵波放大信号。然后在传统接收器中检测放大的信号。

“这种方法从根本上导致任何预放大的光学接收器的最佳敏感性，并且还优于所有其他当前最先进的接收器技术，”Peter Andrekson说。

该系统使用具有标准纠错码的简单调制格式和具有用于信号恢复的数字信号处理的相干接收器。如果需要，该方法可以直接可扩展到更高的数据速率。它还在室温下运行，这意味着它可以在空间终端中实现，不仅在地面上也可以实现。

本文还讨论了该方法的理论敏感性限制，并与其他现有方法进行了比较，得出结论，新方法基本上是最广泛的数据速率的最佳状态。

参考：Ravikiran Kakarla，JochenSchröder和Peter A. Andrekson，9月2日，LeachenSchröder和彼得A.科学与应用.DOI：
10.1038 / s41377-020-00389-2

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