Las comunicaciones en el espacio exigen los receptores más sensibles posibles para un alcance máximo, al tiempo que requieren operaciones de alta velocidad de bits. Un nuevo concepto para las comunicaciones basadas en rayos láser, que utiliza un preamplificador óptico casi silencioso en el receptor, fue demostrado recientemente por investigadores deUniversidad Tecnológica de Chalmers, Suecia.
En un nuevo artículo publicado en la revista científica Naturaleza: ciencia de la luz y aplicaciones , un equipo de investigadores describe un sistema de transmisión óptica de espacio libre que se basa en un amplificador óptico que, en principio, no agrega ningún exceso de ruido, en contraste con todos los demás amplificadores ópticos preexistentes, conocidos como amplificadores sensibles a la fase Anuncios de servicio público.
El nuevo concepto de los investigadores demuestra una sensibilidad de receptor sin precedentes de solo un fotón por bit de información a una velocidad de datos de 10 gigabits por segundo.
"Nuestros resultados muestran la viabilidad de este nuevo enfoque para ampliar el alcance y la velocidad de datos en los enlaces de comunicación espacial de larga distancia. Por lo tanto, también promete ayudar a superar el actual cuello de botella de retorno de datos en las misiones en el espacio profundo, que las agencias espaciales de todo el mundo están sufriendo hoy ", dice el profesor Peter Andrekson, jefe del grupo de investigación y autor del artículo junto con el PhD Ravikiran Kakarla y el investigador principal Jochen Schröder del Departamento de Microtecnología y Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Chalmers..
Aumentar sustancialmente el alcance y la tasa de información para los enlaces de alta velocidad futuros tendrá grandes implicaciones para tecnologías como la comunicación entre satélites, las misiones en el espacio profundo y el monitoreo de la Tierra con detección de luz y alcance Lidar.Las conexiones de datos de velocidad utilizan cada vez más rayos láser ópticos en lugar de rayos de radiofrecuencia. Una razón clave para esto es que la pérdida de potencia a medida que el rayo se propaga es sustancialmente menor en las longitudes de onda de la luz, ya que se reduce la divergencia del rayo.
Sin embargo, a largas distancias, los rayos de luz también experimentan una gran pérdida. Por ejemplo, un rayo láser enviado desde la Tierra a la Luna alrededor de 400.000 kilómetros con un tamaño de apertura de 10 cm, experimentará una pérdida de potencia de alrededor de80 dB, lo que significa que solo quedará 1 parte en 100 millones. Dado que la potencia de transmisión es limitada, es de vital importancia contar con receptores que puedan recuperar la información enviada con la menor potencia recibida posible. Esta sensibilidad se cuantifica como el número mínimode fotones por bit de información necesarios para recuperar los datos sin errores.
En el nuevo concepto de Chalmers, la información se codifica en una onda de señal, que junto con una onda de bombeo a diferente frecuencia genera una onda conjugada conocida como inactiva en un medio no lineal. Estas tres ondas se lanzan juntas en elespacio. En el punto de recepción, después de capturar la luz en una fibra óptica, el PSA amplifica la señal utilizando una onda de bombeo regenerada. La señal amplificada se detecta en un receptor convencional.
"Este enfoque da como resultado fundamentalmente la mejor sensibilidad posible de cualquier receptor óptico preamplificado y también supera a todas las demás tecnologías de receptor de vanguardia actuales", dice Peter Andrekson.
El sistema utiliza un formato de modulación simple codificado con un código de corrección de errores estándar y un receptor coherente con procesamiento de señal digital para la recuperación de la señal. Este método es directamente escalable a velocidades de datos mucho más altas si es necesario. También funciona a temperatura ambiente, lo que significa quese puede implementar en terminales espaciales y no solo en tierra.
Los límites de sensibilidad teóricos de este enfoque también se discuten en el documento y se comparan con otros métodos existentes, con la conclusión de que el nuevo enfoque es esencialmente el mejor posible para un rango muy amplio de velocidades de datos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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