Gruppe Mitigation atmosphärischer Einflüsse
Die Gruppe Mitigation atmosphärischer Einflüsse in der Abteilung Optische Satellitenverbindungen entwickelt Technologien, die den negativen Auswirkungen atmosphärischer Turbulenzen in optischen Kommunikationsverbindungen entgegenwirken sollen.
Adaptive Optik
Adaptive Optik ist eine Schlüsseltechnologie zur Abschwächung der Auswirkungen optischer Aberrationen in der optischen Freiraumkommunikation sowie in den Bereichen Astronomie und Biologie. Auf dem Weg des Lichts zu und von einem Satelliten verursachen die atmosphärischen Turbulenzen Verzerrungen der Lichtwellenfront, die die Menge des vom Satelliten empfangenen Lichts und die Einkopplung in eine „Single-mode“ Faser an der optischen Bodenstation einschränken würden. Ein System der adaptiven Optik korrigiert die Verzerrungen in Echtzeit, indem es sie mit einem "Wellenfrontsensor" erfasst und mit einem verformbaren Spiegel korrigiert. Ein "Real-Time Control"-Computer berechnet die nächsten Spiegelbefehle auf der Grundlage der letzten Messungen des Wellenfrontsensors.
In der Arbeitsgruppe sind wir an der Entwicklung folgender Verfahren interessiert:
- Neue Wellenfrontsensortechniken, die mit den starken Turbulenzen in der optischen Kommunikation im freien Raum zurechtkommen,
- Adaptive optische Vorverzerrungstechniken zur Verbesserung der Stabilität des Uplink-Strahls zum Satelliten sowie des Downlink-Strahls,
- Fortgeschrittene Steuerungsalgorithmen, die den optimalen Weg zur Aktualisierung des deformierbaren Spiegels effizienter berechnen können,
- und viele weitere Verbesserungen bestehender adaptiver optischer Systeme.
Charakterisierung der
atmosphärischen Turbulenz
Um die Herausforderungen bei der Abschwächung der atmosphärischen Turbulenzen zu verstehen, müssen diese zunächst verstanden und quantifiziert werden. Zu diesem Zweck hat die Gruppe neue Instrumente zur Charakterisierung der Stärke, Zusammensetzung und Variabilität der Turbulenz über bestehenden und geplanten Standorten für optische Bodenstationen entwickelt. Dazu gehören:
- ALCOR - ein Instrument zum Verständnis der Auswirkungen des "Point-Ahead-Winkels" auf die adaptive Optik mit Vorverzerrung
- SAFARI - ein Instrument zur Erstellung eines vertikalen Turbulenzprofils der Atmosphäre unter ausschließlicher Verwendung des von einem Satelliten empfangenen Lichts.
Neue Technologien zur
Abschwächung von Turbulenzen
Die Arbeitsgruppe ist auch sehr an neuen Technologien interessiert, die zur Kompensation von atmosphärischen Turbulenzen in der optischen Freiraumkommunikation eingesetzt werden können. Dazu gehören photonische Geräte zur Verbesserung der Lichtstabilität in einer Faser oder Techniken des maschinellen Lernens zur Durchführung adaptiver Optik ohne Wellenfrontsensor.
Links und weiterführende Informationen
