在瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员的新通信系统中，当来自航天器发射机的微弱光信号（红色）在地球上的接收器中遇到两个不同频率的所谓泵浦波（蓝色和绿色）时，它可以被放大而无噪声。由于研究人员在接收器中安装了无噪声放大器，信号保持不受干扰，地球上的接收变得对记录敏感，这反过来为未来在太空中更无差错、更快的数据传输铺平了道路。来源：Chalmers理工大学| Rasmus Larsson

       在太空探索的进程中，长距离光学链路如今能够借助光把图像、胶片以及数据从太空探测器传输到地球。不过，要想让信号完整地传输并且在途中不受到干扰，就需要具备超灵敏的接收器以及无噪声放大器。当下，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出了一种系统，该系统包含静音放大器以及具有极高灵敏度的接收器，为实现更快速、更优质的空间通信创造了条件。他们的研究成果 “使用传统单波长传输的超低噪声预放大光接收器” 在《光学》杂志上发表?？占渫ㄐ畔低持鸾ジ嗟匾怨庋Ъす馐〈尴叩绮ㄗ魑。蛭诔ぞ嗬氪湫畔⑹?，光所产生的信号损失相对较少。然而，即便使用光来传输信息，在传输过程中也会有能量损耗，所以用于太空通信的光学系统必须配备极其灵敏的接收器，以便能够探测到在最终抵达地球之前已经大幅减弱的信号。

      查尔默斯研究人员提出的光空间通信概念为太空中新的通信契机和发现开拓了道路。“我们能够展示一种全新的光通信系统，它的接收器在高数据速率下比以往所展示的更为敏感?！?查尔默斯大学光子学教授、该研究的主要作者之一彼得?安德烈森表示，“这意味着你能够在更远的距离上更快速、更无误地传输信息，例如当你想要从月球或火星向地球发送高分辨率图像或视频时。”静音放大器与简化的发射器提升通信效率

      研究人员的通信系统在接收器中采用一个光学放大器，以尽可能减少噪声的方式放大信号，从而使信号中的信息能够被提取。就如同手电筒发出的光一样，发射器发出的光会随着距离的增加而变得更宽更弱。在没有放大的情况下，经过太空飞行后的信号极其微弱，以至于会被接收器的电子噪声所掩盖。在与干扰信号的噪声进行了长达 20 年的斗争之后，查尔默斯大学的研究小组在几年前展示了一种无噪声的光学放大器。但直至目前，无声放大器还无法在光通信链路中实际应用，因为它对发送端和接收端都提出了全新的、更为复杂的要求。

       由于空间探测器上的资源有限且空间极为狭小，所以尽可能简化发射机是非常关键的。通过让地球上的接收器产生无噪声放大所需的三种光频率中的两种，同时允许发射器仅产生一种频率，查尔默斯的研究人员首次在光通信系统中实现了无噪声放大器。其结果展现出了卓越的灵敏度，同时发射器的复杂程度适中。查尔默斯大学光子学博士后、该研究的主要作者之一拉斯穆斯?拉尔森说：“从原理上讲，这种相敏光放大器不会产生任何额外的噪声，这有助于提高接收器的灵敏度，即便在信号功率较低的情况下，也能够实现无差错的数据传输?！薄巴ü诮邮掌髦胁礁霾煌德实亩钔獠?，而不是像以往在发射器中那样，传统的激光发射器如今可以使用一个波来实现放大器。我们对发射器的简化意味着卫星和探测器上现有的光学发射器能够与地球上接收器中的无噪声放大器共同使用?！?/p>

       能够解决瓶颈问题

       这一进展表明研究人员的静音放大器最终能够应用于空间和地球之间的通信链路。因此，该系统将有助于解决当前空间机构中一个广为人知的瓶颈问题?！懊拦液娇蘸教炀痔岬搅恕蒲Х祷仄烤薄?，即从太空到地球收集科学数据的速度是构成这条链路中障碍的一个因素。我们坚信我们的系统是朝着解决这一瓶颈的实际解决方案迈出的重要一步。研究人员的下一步是在地球上的实地研究中使用所实现的放大器对光通信系统进行测试，然后在卫星和地球之间的通信链路中进行测试。