Gekühlter Single Photon Empfänger für die Anwendung in der Laserkommunikation

Bild eines gekühlten Single Photon Empfänger für die Anwendung in der Laserkommunikation

Optische Freiraumkommunikation gilt als eine der vielversprechendsten Technologien zur Lösung der zukünftigen Herausforderung in der Satellitenkommunikation.
Durch die großen Entfernungen von Bodenstation zu Satelliten sind die empfangenen Signale dabei jedoch sehr gering. Avalanche Photodioden (APD) sind eine der empfindlichsten Bauteile zur Detektierung von Photonen und können, wenn sie im Geiger-Modus betrieben werden, sogar einzelne Photonen detektieren. Diese hohe Empfindlichkeit in diesem Betriebsmodus birgt jedoch eine Reiche an Herausforderungen für das zugundeliegende Schaltungsdesign mit sich.
In diesem Projekt wurde eine aktiven Schaltung zur Abschnürung der APD und präzise thermoelektrische Kühlung auf unter -20°C realisiert. Diese ermöglicht die Implementierung eines Sensors zur Strahlstabilisierung des empfangenen Laser Signals, welche selbst mit wenigen Photonen zuverlässig arbeiten kann.