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高速脉冲位置调制对SNSPD探测光子计数特性影响(特邀)

Photocount Characteristics of SNSPD for PPM Signals in Deep-Space Laser Communication(Invited)

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激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一.深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号.其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一.本文分析了SNSPD的死时间和抖动特性,以及高速脉冲信号的拖尾现象,对基于PPM-SNSPD调制探测方式的深空激光通信产生的影响,并计算了SNSPD在该体系下的光子计数特性.基于分析,提出一种偏移补偿保护时隙PPM符号同步算法.相较普通的保护时隙同步算法,所提算法能有效减少PPM-SNSPD体系下的同步误差,提升系统误码率.
Deep-space laser communication systems commonly use pulse-position modulation(PPM)to improve the energy efficiency of communication and use single-photon detectors for efficient signal reception.In particular,superconducting nanowire single-photon detectors(SNSPD)are one of the most suitable detector choices.In this study,we investigated the performance of high-speed PPM-SNSPD-based deep-space laser communications in terms of the dead time and jitter of SNSPD as well as the trailing phenomenon of high-speed pulsed signals.The photocount characteristics of SNSPD were analyzed.Based on this analysis,we proposed a bias-compensated guard-time PPM symbol synchronization algorithm.Compared with the conventional guard-time symbol synchronization algorithm,the proposed algorithm effectively reduces synchronization errors and improves system error performance.

free-space optical communicationdeep-space laser communicationpulse position modulationsingle-photon detector

吴晓薇、杨雷、展月英、孙扬、熊蛟、王强

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中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094

中国科学院大学,北京 100094

自由空间光通信 深空激光通信 脉冲位置调制 单光子探测器

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金中国科学院战略性先导科技专项中国科学院青年创新促进会项目中国科学院特别研究助理资助项目

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2024

10.3788/LOP232786

激光与光电子学进展
中国科学院上海光学精密机械研究所

激光与光电子学进展

CSTPCD北大核心
影响因子：1.153
ISSN：1006-4125
年,卷(期)：2024.61(7)
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