Estoy leyendo el libro: Kaushal, H., Jain, VK y Kar, S., 2017, Comunicación óptica en el espacio libre , Nueva Delhi: Springer India.
Se discutieron las longitudes de onda operativas para la baliza y la transmisión de datos. La ventana de longitud de onda de la baliza es de 780 a 1064 nm, para la transmisión de datos es de 1520 a 1560 (1600) nm.
Las siguientes explicaciones se dan para la ventana de longitud de onda de transmisión de datos:
La longitud de onda de 1550 nm se usa comúnmente como longitud de onda operativa de datos debido a las siguientes razones:
(i) Ruido de fondo reducido y dispersión de Rayleigh: El coeficiente de absorción de la dispersión de Rayleigh tiene una dependencia funcional con la longitud de onda de 4: En consecuencia, hay una atenuación casi insignificante en longitudes de onda operativas más altas en comparación con aquellas en el rango visible.
(ii) Alta potencia del transmisor: a 1550 nm se dispone de un nivel de potencia mucho más alto (casi 50 veces) que a longitudes de onda más bajas para superar diversas pérdidas debidas a la atenuación.
(iii) Longitud de onda segura para los ojos: La exposición máxima permisible (MPE) para el ojo es mucho más alta a una longitud de onda de 1550 nm que a 850 nm. Esta diferencia se puede explicar por el hecho de que a 850 nm, aproximadamente el 50 % de la señal puede llegar a la retina, mientras que a 1550 nm, la señal es absorbida casi por completo por la propia córnea. Y por lo tanto, la señal recibida en la retina es insignificantemente pequeña.
No se explicó por qué se elige de 780 a 1064 nm para la transmisión de baliza.
¿Alguien podría explicar por qué la señal de la baliza funciona en un rango más bajo?
¿Cuáles son las razones de la diferencia de longitudes de onda operativas?
La señal de baliza también envía información: "¿Dónde estás?" , "hola, estoy aquí" y enviamos datos a través de enlace de datos. ¿Cuáles son los efectos de la atmósfera en la señal de la baliza?
La ventana de longitud de onda de la baliza es de 780 a 1064 nm, para la transmisión de datos es de 1520 a 1560 (1600) nm.
¿Alguien podría explicar por qué la señal de la baliza funciona en un rango más bajo?
No tengo el libro a mano, pero puedo dejar una respuesta parcial hasta que alguien pueda ofrecer una más completa.
Estas son áreas de longitud de onda láser comunes y se han utilizado en el espacio antes.
780 nm (digamos de 750 a 860 nm aproximadamente) sería un rango de longitud de onda de láser de AlGaAs (y LED) semiconductor de infrarrojo cercano, que se usa en todas partes para escáneres láser (especialmente en automóviles sin conductor, ¡donde pueden quemar las cámaras de las personas!) Controles remotos y seguridad La iluminación LED "invisible" de la cámara que aparece de color púrpura en las fotografías también se encuentra en esta área.
Hay tanta infraestructura que hace que estos láseres sean robustos e indestructibles, así como capaces de modulación directa, son una excelente opción para un láser espacial confiable.
1064 nm proviene de un láser Nd:YAG de estado sólido industrial y robusto . También hay muchos de estos en el espacio.
Que desee la potencia más alta para una baliza debería ser evidente; si desea tener un alto flujo de fotones sobre un área alta para maximizar la velocidad de adquisición del objetivo, la potencia bruta es una consideración importante.
Es posible que este sistema ni siquiera comparta la misma óptica que el canal de datos de alta velocidad, por lo que necesita un sistema de tramado más rápido pero menos preciso.
Este es (parte de) el rango de longitud de onda para Internet; cuando escribimos y leemos publicaciones de Stack Exchange, lo hacemos con luz láser en este rango.
¿Por qué? La fibra óptica monomodo con núcleo dopado con germanio tiene un cruce por cero en la dispersión ( ) en esta área, por lo que nuestros pulsos que viajan por fibra de larga distancia reciben un mínimo de distorsión de forma. Toda la infraestructura de comunicaciones ópticas de alta velocidad y la base tecnológica se construyen alrededor de componentes confiables en entornos hostiles (como el fondo del océano) que funcionan en este rango de longitud de onda.
Esta tecnología incluye moduladores de fase y amplitud de alta velocidad para codificar datos a velocidades extremadamente altas, y amplificadores de fibra/guía de ondas dopados con erbio (también amplificadores ópticos ) para aumentar la potencia de las señales láser transmitidas (y potencialmente recibidas).
Si bien los amplificadores de guía de onda dopados con erbio son efectivos, no pueden proporcionar la misma potencia que los láseres de longitud de onda más corta como una baliza. Un sistema optimizado para alta velocidad y modulación optimizada probablemente siempre tendrá una potencia modesta.
Como se mencionó, en la otra respuesta, el costo y la disponibilidad de 780 y 1064 son importantes. A nivel de sistemas, es posible que también desee utilizar un detector de imágenes de silicio más económico para detectar su baliza. Esto puede ayudar a encontrar la señal y permitirle fijarla con un sistema de seguimiento y puntería más fino. Los detectores de imágenes en el rango de 1550 nm son más caros.
Para datos en 1550, se pueden aprovechar la seguridad ocular y los detectores de telecomunicaciones existentes y otras tecnologías bien desarrolladas. Los amplificadores de fibra pueden tener una potencia muy alta en estos días.
En cuanto a los efectos atmosféricos, parte de la cuestión, en las longitudes de onda más cortas, puede obtener más dispersión, también sus frentes de onda se distorsionarán más y habrá más centelleo. Para una baliza que puede ser menos importante que para los datos.
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