空间敏感光接收器
空间通信需要最灵敏的接收器以实现最大范围，同时还需要高比特率操作。已经开发了在接收器中使用几乎无噪声的光学前置放大器的基于激光束的通信的概念。自由空间光传输系统依赖于光放大器，与所有其他被称为相敏放大器（PSA）的现有光放大器相比，该光放大器原则上不会增加任何额外的噪声。
该概念展示了在每秒 10 吉比特的数据速率下，每个信息比特只有一个光子的接收器灵敏度。该方法可以扩展长距离空间通信链路的覆盖范围和数据速率，并可以消除深空任务中存在的数据返回瓶颈。
大幅提高未来高速链路的覆盖范围和信息速率将对卫星间通信和利用光探测和测距 (LiDAR) 进行地球监测产生重大影响。用于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束。造成这种情况的一个关键原因是光束传播时的功率损失在光波长处要小得多，因为光束发散度降低了。
在长距离上，光束也会经历很大的损失；例如，从地球发射到月球的激光束——大约 40 万公里——孔径为 10 厘米，功率损失约为 80 分贝，这意味着只有 1 亿分之一会保留下来。由于可传输功率是有限的，因此具有能够以尽可能低的接收功率恢复发送的信息的接收器至关重要。这种敏感性被量化为每个信息位所需的最小光子数，以无误地恢复数据。
在新方法中，信息被编码到信号波上，该信号波与不同频率的泵浦波一起在非线性介质中生成共轭波（称为空闲波）。这三个波一起发射到自由空间中。在接收点，在光纤中捕获光后，PSA 使用再生泵浦波放大信号。然后在常规接收器中检测放大的信号。
该系统使用一种简单的调制格式，使用标准纠错码进行编码，并使用具有数字信号处理功能的相干接收器进行信号恢复。如果需要，这种方法可以直接扩展到更高的数据速率。它还可以在室温下运行，这意味着它可以在太空终端中实施，而不仅仅是在地面上。
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