Penerima Optik Sensitif untuk Ruang
Komunikasi di ruang angkasa menuntut penerima yang paling sensitif untuk jangkauan maksimum, sementara juga membutuhkan operasi kecepatan bit tinggi. Sebuah konsep untuk komunikasi berbasis sinar laser menggunakan preamplifier optik hampir tanpa suara di penerima telah dikembangkan. Sistem transmisi optik ruang bebas bergantung pada penguat optik yang, pada prinsipnya, tidak menambah kebisingan berlebih, berbeda dengan semua penguat optik yang sudah ada sebelumnya yang disebut sebagai penguat fase-sensitif (PSA).
Konsep ini menunjukkan sensitivitas penerima hanya satu foton per bit informasi pada kecepatan data 10 gigabit per detik. Pendekatan ini dapat memperluas jangkauan dan kecepatan data dalam hubungan komunikasi antariksa jarak jauh dan dapat menghilangkan hambatan pengembalian data yang ada dalam misi luar angkasa.
Meningkatkan jangkauan dan kecepatan informasi secara substansial untuk tautan berkecepatan tinggi di masa depan akan memiliki implikasi besar bagi komunikasi antar-satelit dan pemantauan Bumi dengan deteksi dan jangkauan cahaya (LiDAR). Sistem untuk koneksi data berkecepatan tinggi seperti itu semakin banyak menggunakan sinar laser optik daripada sinar frekuensi radio. Alasan utama untuk ini adalah bahwa hilangnya daya saat berkas merambat jauh lebih kecil pada panjang gelombang cahaya, karena divergensi berkas berkurang.
Pada jarak yang jauh, berkas cahaya juga mengalami loss yang besar; misalnya, sinar laser yang dikirim dari Bumi ke Bulan — sekitar 400.000 kilometer — dengan ukuran bukaan 10 cm akan mengalami kehilangan daya sekitar 80 dB, artinya hanya 1 bagian dari 100 juta yang akan tersisa. Karena daya yang dapat ditransmisikan terbatas, sangat penting untuk memiliki penerima yang dapat memulihkan informasi yang dikirim dengan daya yang diterima serendah mungkin. Sensitivitas ini dihitung sebagai jumlah minimum foton per bit informasi yang diperlukan untuk memulihkan data tanpa kesalahan.
Dalam pendekatan baru, informasi dikodekan ke gelombang sinyal, yang bersama dengan gelombang pompa pada frekuensi yang berbeda, menghasilkan gelombang terkonjugasi (dikenal sebagai pemalas) dalam media nonlinier. Ketiga gelombang ini diluncurkan bersama-sama ke ruang bebas. Pada titik penerima, setelah menangkap cahaya dalam serat optik, PSA memperkuat sinyal menggunakan gelombang pompa yang diregenerasi. Sinyal yang diperkuat kemudian dideteksi di penerima konvensional.
Sistem ini menggunakan format modulasi sederhana yang dikodekan dengan kode koreksi kesalahan standar dan penerima yang koheren dengan pemrosesan sinyal digital untuk pemulihan sinyal. Metode ini secara langsung dapat diskalakan ke kecepatan data yang jauh lebih tinggi jika diperlukan. Ini juga beroperasi pada suhu kamar, artinya dapat diimplementasikan di terminal luar angkasa dan tidak hanya di darat.
