Phlux Technology, ein Hersteller von Avalanche-Photodioden (APD)-Infrarotsensoren, Airbus Defence and Space und die Universität Sheffield haben ein 500.000-Euro-Projekt zur Entwicklung effizienterer Satellitenterminals für die optische Freiraumkommunikation (FSOC) gestartet. Das von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) finanzierte Projekt hat zum mittelfristigen Ziel, zuverlässige 2,5-Gbit/s-Kommunikation mit Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (LEO) bei einer Wellenlänge von 1550 nm zu realisieren. Die rauschfreien InGaAs™-Avalanche-Photodioden (APDs) von Phlux bilden das Herzstück des Projekts. Als Infrarotsensoren in FSOC-Empfängern eingesetzt, bieten sie voraussichtlich eine um 6 dBm höhere Empfindlichkeit als herkömmliche InGaAs-APDs, die bei 1550 nm arbeiten. Dadurch können sie deutlich niedrigere Signalpegel erfassen und ermöglichen so schnellere Verbindungen mit höherer Bandbreite und geringer Latenz. Zudem gewährleisten sie eine stabile Verbindung über längere Zeiträume, da die Verbindungsstabilität über einen größeren Winkel erhalten bleibt, während der Satellit über das Ziel hinwegfliegt.
Eine der größten technischen Herausforderungen für das FSOC besteht darin, dass die zur Datenübertragung verwendeten Infrarotsignale beim Durchgang durch die Troposphäre, die erdnächste Atmosphärenschicht, gebeugt werden. Schwankungen der Lufttemperatur, der Luftfeuchtigkeit und atmosphärischer Turbulenzen verursachen Fluktuationen in der Intensität und dem Einfallswinkel des Infrarotsignals. Dies führt zu einer Verschiebung des Strahls über die Detektorfläche und beeinträchtigt die Leistung. Dieses Problem wird durch die Entwicklung einer großflächigen, hochempfindlichen APD (Analog-Photodiode) mit größerem Empfangsbereich gelöst.
Das in diesem Projekt entwickelte strahlungsresistente Detektormodul hat weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. die Überwachung von Weltraummüll, die Erkennung von Treibhausgasen und die Weltraumnavigation.
Ben White, Geschäftsführer von Phlux Technology, erklärte: „Dieses Projekt beweist den Wert unserer patentierten APD-Technologie, die an der Universität Sheffield entwickelt wurde. Mit einer um mehr als eine Größenordnung höheren Empfindlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Geräten liefern wir die Schlüsselkomponente für weitere technologische Fortschritte. Hochleistungsfähige FSOC-Verbindungen sind dafür ein perfektes Beispiel, und es ist spannend, mit so renommierten Organisationen wie der ESA und Airbus Defence and Space zusammenzuarbeiten.“.
Ludovic Blarre, Leiter der Roadmap für optische Kommunikation bei Airbus Space Systems, erklärte: „Die Verfügbarkeit von 1550-nm-APD-Produkten für die optische Kommunikation mit einer Empfindlichkeit, die der von rauscharmen Glasfaserverstärkern nahekommt, könnte die Entwicklung kostengünstiger Laserterminals und Bodenstationen revolutionieren. Dies wird die rasche Entwicklung optischer Satellitenkommunikation für direkte Bodenanwendungen und Satelliten-zu-Satelliten-Verbindungen mit Datenraten unter 10 Gbit/s ermöglichen. Unser Team freut sich, mit Phlux Technology und der Universität Sheffield zusammenzuarbeiten, um dieses Ziel zu erreichen und Bestrahlungstests mit ihrer patentierten APD-Technologie durchzuführen.“.
Professor Chee Hing Tan von der Universität Sheffield kommentierte: „Dies ist ein sehr anspruchsvolles und spannendes Projekt, das unserem Team die Möglichkeit bietet, unsere patentierte Technologie auf eine neue und aufregende Anwendung im Bereich FSOC auszuweiten. In Zusammenarbeit mit der ESA hoffen wir, eine revolutionäre Technologie zu liefern, die die Einführung von FSOC vom Satelliten bis zur Bodenstation beschleunigen wird.“.
Da die Nachfrage nach Bandbreite die Kapazitäten von Funkfrequenzsystemen übersteigt, wird der FSOC-Markt laut dem Marktforschungsunternehmen Allied Market Research bis 2031 voraussichtlich ein Volumen von 4,8 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 31,3 % entspricht.
