Forscher an der Technischen Universität Chalmers haben ein fortschrittliches optisches Kommunikationssystem entwickelt, das in der Lage ist, Bilder, Videos und Daten von Raumsonden zur Erde mittels Licht zu übertragen. Diese Innovation adressiert die Herausforderungen der Signalverschlechterung über lange Distanzen, die hochsensible Empfänger und rauschfreie Verstärker erfordert.
Das System nutzt optische Laserstrahlen anstelle von Radiowellen, da Licht eine geringere Signalverlust über große Distanzen aufweist. Dennoch sieht sich die optische Kommunikation Herausforderungen aufgrund der Signalabschwächung gegenüber. Das neue System verfügt über einen geräuschlosen Verstärker und einen ultrasensiblen Empfänger, die die Datenübertragungsfähigkeiten verbessern.
Peter Andrekson, Professor für Photonik an Chalmers und Co-Autor der in der Zeitschrift Optica veröffentlichten Studie, erklärte: "Wir können ein neues optisches Kommunikationssystem mit einem Empfänger demonstrieren, der empfindlicher ist als zuvor bei hohen Datenraten gezeigt. Dies ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Datenübertragung über große Entfernungen, wie das Senden hochauflösender Bilder vom Mond oder Mars zur Erde."
Das Kommunikationssystem der Forscher beinhaltet einen optischen Verstärker, der das Rauschen minimiert und die Wiederherstellung geschwächter Signale ermöglicht. Frühere Bemühungen zur Rauschminderung waren in praktischen Anwendungen nicht erfolgreich, aber der neue Ansatz vereinfacht das Design des Senders und erhält gleichzeitig eine hohe Sensibilität.
Durch die Erzeugung von zwei der drei notwendigen Lichtfrequenzen am Empfänger anstelle des Senders hat das Team von Chalmers erfolgreich den rauschfreien Verstärker in das optische Kommunikationssystem integriert. Dieser Fortschritt ermöglicht die Nutzung herkömmlicher Lasersender, die bereits auf Satelliten und Raumsonden vorhanden sind.
Die Implikationen dieser Technologie könnten das derzeitige Engpassproblem bei der Datenerfassung aus dem Weltraum, bekannt als "Wissenschaftsrücklaufengpass", lösen, das die Geschwindigkeit der wissenschaftlichen Datenübertragung behindert. Andrekson äußerte Optimismus und sagte: "Wir glauben, dass unser System ein wichtiger Schritt in Richtung einer praktischen Lösung für diesen Engpass ist."
Die nächste Phase umfasst Feldtests des optischen Kommunikationssystems auf der Erde, gefolgt von Versuchen in der Kommunikation zwischen Satelliten und der Erde.
Die Studie mit dem Titel "Ultralow noise preamplified optical receiver using conventional single wavelength transmission" wurde von Rasmus Larsson, Ruwan U Weerasuriya und Peter Andrekson verfasst und vom Schwedischen Forschungsrat finanziert.