一个紧的多像素超导纳米线单光子探测器阵列,支持千兆位空间到地面通信
Hao Hao1, Qing-Yuan Zhao2,3, Yang-Hui Huang1
1Research Institute of Superconductor Electronics (RISE), School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu, 210023, China.
Light, science & applications
|January 22, 2024
概括
我们开发了一个超导纳米线单光子探测器阵列用于太空通信. 该设备实现了高数据速率和耐噪,使深空探索和白天操作成为可能.
科学领域:
- 量子通信是一种量子通信.
- 光子检测检测的光子检测.
- 光学工程的光学工程.
背景情况:
- 太空与地面的通信需要敏感的接收器来进行长距离的数据传输.
- 现有的系统面临着高数据速率,背景噪音和自由空间通道中的光束漂移等挑战.
- 先进的光子探测器对于克服这些局限性至关重要.
研究的目的:
- 为了介绍一个新的多像素超导纳米线单光子探测器阵列.
- 为了证明其在高速,低噪音空间通信方面的能力.
- 为了验证其深空和白天通信场景的潜力.
主要方法:
- 设计和制造了一个紧的多像素超导纳米线单光子探测器阵列.
- 集成的近单元检测效率,高光子计数率,大动态范围和位置传感.
- 为脉冲位置调制 (PPM) 实验和光束跟踪建造了一个通信测试台.
主要成果:
- 实现了91.6%的检测效率和1.61千兆计数每秒 (Gcps) 的光子计数率.
- 使用8PPM格式,证明了1.5Gbps的最大数据速率.
- 通过将光子数信息纳入120Mbps的0.8光子/槽的展示噪声耐受性.
结论:
- 开发的探测器阵列显著提高了空间到地面通信能力.
- 它的高性能和降噪策略适合深空任务和白天操作.
- 设备架构和信号处理技术对未来的太空通信系统显示出有希望.
