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ata Link with a High-Power Pulsed Quantum Cascade Laser Operating at the Wavelength of 4.5 µm
Sensors ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-05-07 , DOI: 10.3390/s21093231
Janusz Mikołajczyk

This article is a short study of the application of high-power quantum cascade lasers and photodetectors in medium-infrared optical wireless communications (OWC). The link range is mainly determined by the transmitted beam parameters and the performance of the light sensor. The light power and the photodetector noise directly determine the signal-to-noise power ratio. This ratio could be maximized in the case of minimizing the radiation losses caused by atmospheric attenuation. It can be obtained by applying both radiation sources and sensors operated in the medium infrared range decreasing the effects of absorption, scattering or scintillation, beam spreading, and beam wandering. The development of a new class of laser sources based on quantum cascade structures becomes a prospective alternative. Regarding the literature, there are descriptions of some preliminary research applying these lasers in data transmission. To provide a high data transfer rate, continuous wave (cw) lasers are commonly used. However, they are characterized by low power (a few tens of mWatts) limiting their link range. Also, only a few high-power pulsed lasers (a few hundreds of mWatts) were tested. Due to their limited pulse duty cycle, the obtained modulation bandwidth was lower than 1 MHz. The main goal of this study is to experimentally determine the capabilities of the currently developed state-of-the-art high-power pulsed quantum cascade (QC) lasers and photodetectors in OWC systems. Finally, the data link range using optical pulses of a QC laser of ~2 W, operated at the wavelength of ~4.5 µm, is discussed.

中文翻译:

ata Link与波长为4.5 µm的高功率脉冲量子级联激光器

本文是对高功率量子级联激光器和光电探测器在中红外光学无线通信(OWC)中的应用的简短研究。链接范围主要由传输的光束参数和光传感器的性能决定。光功率和光电探测器噪声直接确定信噪比。在使由大气衰减引起的辐射损失最小的情况下,可以使该比率最大。通过应用辐射源和在中红外范围内运行的传感器,可以降低吸收,散射或闪烁,光束扩展和光束漂移的影响,从而获得辐射。基于量子级联结构的新型激光源的开发成为一种有前途的选择。关于文学 有一些将这些激光器应用于数据传输的初步研究的描述。为了提供高数据传输速率,通常使用连续波(cw)激光器。但是,它们的特点是功耗低(几十毫瓦),限制了它们的链接范围。另外,仅测试了少数高功率脉冲激光器(数百毫瓦)。由于其有限的脉冲占空比,因此获得的调制带宽低于1 MHz。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。为了提供高数据传输速率,通常使用连续波(cw)激光器。但是,它们的特点是功耗低(几十毫瓦),限制了它们的链接范围。而且,仅测试了少数高功率脉冲激光器(数百毫瓦)。由于其有限的脉冲占空比,因此获得的调制带宽低于1 MHz。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。为了提供高数据传输速率,通常使用连续波(cw)激光器。但是,它们的特点是功耗低(几十毫瓦),限制了它们的链接范围。而且,仅测试了少数高功率脉冲激光器(数百毫瓦)。由于其有限的脉冲占空比,因此获得的调制带宽低于1 MHz。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。仅测试了几个大功率脉冲激光器(几百兆瓦)。由于其有限的脉冲占空比,因此获得的调制带宽低于1 MHz。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。仅测试了几个大功率脉冲激光器(几百兆瓦)。由于其有限的脉冲占空比,因此获得的调制带宽低于1 MHz。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。这项研究的主要目的是通过实验确定OWC系统中当前开发的最先进的高功率脉冲量子级联(QC)激光器和光电探测器的功能。最后,讨论了使用〜2 W的QC激光的光脉冲在〜4.5 µm的波长下工作的数据链路范围。
更新日期:2021-05-07
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