基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究
[Abstract]:High speed deep space communication is one of the key technologies in deep space exploration. The laser communication system with single photon sensitivity will greatly improve the speed of the existing deep space communication. However, in the case of single-photon laser communication, not only the effect of transmission environment, but also the performance of the actual single-photon detector and the distribution of the number of photon substates should be considered. In this paper, without considering the influence of atmospheric turbulence, based on the photoelectric detection model, the detection efficiency and dark count of the (SNSPD) system of superconducting nanowire single photon detector are introduced, and the mathematical model of the error performance of the reaction system is established. A formula for calculating system bit error rate (BER) is presented. The influence of the light intensity and the repetition rate of laser pulse on the bit error rate in the formula is first simulated, and then the simulation model is verified by the experimental results. The results show that the effect of light intensity on bit error rate is the most obvious. With the increase of light intensity from 0.01 photon / pulse to 1000 photon / pulse, the error rate decreases obviously from 10 ~ (-1) to 10 ~ (-7). The effect of laser pulse repetition rate on bit error rate is restricted by different light intensity, but all of them decrease with the increase of pulse repetition rate. At the same time, when the light intensity is increased or the speed is increased, the bit error rate is higher than the simulation result, which is about 10 ~ (-4). The reason may be that the extinction ratio of modulated light signal in practical communication and the background noise introduced by optical fiber can improve the system dark count. The above model and experimental results lay a foundation for the further development of high-speed deep space laser communication based on SNSPD, such as Moon Earth, Mars Earth and so on.
【作者单位】: 南京大学超导电子学研究所;北京跟踪与通信技术研究所;
【基金】:国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304002) 国家自然科学基金(批准号:11227904,61471189)资助的课题~~
【分类号】:TN929.1
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,本文编号:2349414
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