Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

More documents

Recommendations

Info

36 Optisk kommunikation som i eksemplet ovenfor (0,25 m), vil beamet, når det ankommer til Jorden, have en diameter på 425 km. I dette tilfælde skal man altså, når man på Mars skal indstille senderantennens retning, gøre op med sig selv, om man ønsker at sende til København eller Aalborg. Denne forskel i beamdivergens er illustreret på figur 5.1. Figur 5.1: Grov skitse af den dramatiske forskel i beamdivergens mellem et klassisk radiolink og et optisk link. På figuren er Mars i opposition i forhold til Jorden, dvs. Mars og Jorden står på samme side af Solen. [15] 5.2 Detektion Inden for klassisk radiokommunikation anvendes så lave frekvenser, at det giver bedst mening at betragte de elektromagnetiske svingninger som bølger. Dette skyldes, at antenner til modtagning af radiobølger oftest virker ved at detektere E-felt-vektoren; disse antenner kaldes derfor elektriske antenner, og dækker dipol-, Yagi- og groundplane-antenner i alle deres udformninger. Der findes også magnetiske antenner, der virker ved at detektere H-felt-vektoren i det indkommende signal, men disse anvendes primært ved meget lave radiofrekvenser. Disse antenner bevarer faseinformationen i bølgerne, og kan derfor anvendes i forbindelse med kohærente modulationsarter (mere om dette i næste kapitel). Inden for optisk kommunikation er det imidlertid ofte mere hensigtsmæssigt at betragte de udsendte signaler som fotoner med energien Eγ = hνγ (5.2) hvor h er Plancks konstant og νγ er fotonernes frekvens. Dette skyldes især, at man indtil videre primært har overvejet direkte (inkohærente) modulationsarter, hvor man detekterer intensiteten af det indkommende signal i stedet for feltstyrken.
5.2 Detektion 37 5.2.1 Detektorer Ved modtageren skal det modtagne signal detekteres og demoduleres, og det optiske signal konverteres til en elektrisk strøm. Kvanteeffektiviteten η er defineret som forholdet mellem det antal elektroner, der dannes i detektoren og antallet af indfaldende fotoner. η indeholder ingen reference til energien af de indfaldende fotoner, og det er derfor mere sigende at anvende responsiviteten R = Ip Pr [A/W] (5.3) hvor Ip er den strøm i ampere, detektoren udsender, og Pr er den indfaldende optiske effekt i watt. Da Eγ = hνγ kan responsiviteten skrives som funktion af kvanteeffektiviteten som R = ηe hνγ (5.4) hvor e er elementarladningen ([36], s. 333). Det ses, at responsiviteten er en lineært stigende funktion af bølgelængde, og sammenhængen er afbildet på fig. 5.2. Figur 5.2: Responsivitet R som funktion af bølgelængde λ. Det ses, at responsiviteten stiger med bølgelængde, og R ≈ 0,4 A/W ved λ = 532 nm. Der er tre kandidater til detektorer i forbindelse med optisk kommunikation: fotomultiplikatorrør, p-i-n-fotodioder og avalanche-fotodioder. Fotomultiplikatorrøret I fotomultiplikatorrøret rammer indkommende fotoner en katode, hvorfra der frigives elektroner. På vej mod anoden rammer elektronerne adskillige dynoder,
Page 1: Optisk kommunikation i deep space -
Page 4 and 5: Forsiden: Rumsonden Bering i færd
Page 6 and 7: iv - som dette speciale belyser - d
Page 8 and 9: vi INDHOLD 5 Optisk kommunikation 3
Page 11: Figurer 2.1 Apollo-, Amor- og Aten-
Page 15 and 16: Kapitel 1 Indledning 1.1 Baggrund N
Page 17 and 18: 1.2 Formål 3 ducere elektricitet p
Page 19 and 20: Kapitel 2 NEO NEOer (Near Earth Obj
Page 21 and 22: 2.1 Asteroider 7 undersøgelse. Kun
Page 23 and 24: 2.1 Asteroider 9 har spundet guld p
Page 25 and 26: 2.2 Detektion af asteroider 11 2.2.
Page 27 and 28: 2.2 Detektion af asteroider 13 2.2.
Page 29 and 30: 2.4 Sammenligning med Bering 15 Spa
Page 31 and 32: Kapitel 3 Bering Bering ([5], [30],
Page 33 and 34: 3.1 Berings bane i solsystemet 19 F
Page 35 and 36: 3.2 Berings instrumenter 21 - Mode:
Page 37 and 38: Kapitel 4 Kommunikationsteori Ønsk
Page 39 and 40: 4.1 Linkbudgetligningen 25 hvor Lp
Page 41 and 42: 4.1 Linkbudgetligningen 27 EIRP st
Page 43 and 44: 4.2 Komprimering af data - “Lossy
Page 45 and 46: 4.3 Radio-linkbudget for Bering 31
Page 47 and 48: 4.4 Højere datarater med højere f
Page 49: Kapitel 5 Optisk kommunikation Ford
Page 53 and 54: 5.3 Støj 39 tektor. p-i-n-fotodiod
Page 55 and 56: 5.3 Støj 41 5.3.2 Støj i detektor
Page 57 and 58: 5.4 Den optiske linkbudgetligning 4
Page 59 and 60: 5.4 Den optiske linkbudgetligning 4
Page 61 and 62: 5.5 Eksperimenter med optisk kommun
Page 63 and 64: 5.5 Eksperimenter med optisk kommun
Page 65 and 66: Kapitel 6 Lasere Et atom kan absorb
Page 67 and 68: 6.2 Typer af lasere 53 faststoflase
Page 69 and 70: 6.3 Pulsing 55 hvilket giver en gen
Page 71 and 72: 6.5 Berings lidar 57 6.5 Berings li
Page 73 and 74: Kapitel 7 Modulation 7.1 Modulation
Page 75 and 76: 7.1 Modulationsarter 61 hinanden. D
Page 77 and 78: 7.2 Modulation af laserstråler med
Page 79 and 80: 7.3 Protokoller 65 Figur 7.2: Datap
Page 81 and 82: Kapitel 8 Optik 8.1 Gauss-strålen
Page 83 and 84: 8.1 Gauss-strålen 69 Beam waist ra
Page 85 and 86: 8.2 Bessel-strålen 71 Vi betragter
Page 87 and 88: Kapitel 9 Acquisition og tracking 9
Page 89 and 90: Kapitel 10 Berings optiske link Ved
Page 91 and 92: 10.2 Linkbudgettet 77 Dette er den
Page 93 and 94: 10.3 Støj 79 hvilket i APDen induc
Page 95 and 96: 10.5 Et skuffende resultat 81 på B
Page 97 and 98: 10.5 Et skuffende resultat 83 Figur
Page 99 and 100: Kapitel 11 Konklusion Den umiddelba
Page 101 and 102:
11.2 Optisk kommunikation i rummet
Page 103 and 104:
Litteratur [1] G.P. Agrawal: Fiber-
Page 105 and 106:
LITTERATUR 91 [25] J.R. Lesh, J. Ka
show all

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?