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自由空间激光通信的进展
《IEEE 量子电子学选题期刊》（JSTQE）邀请自由空间激光通信进展方面的论文投稿。自由空间激光通信这一新兴领域利用庞大的地面光纤行业以及最近大量廉价太空发射，成为解决太空星座交叉链路、高带宽数据下行链路和载人航天通信需求的现实解决方案。随着全球多个组织继续在该领域进行技术开发和系统设计创新，lasercom 有望在不久的将来继续彻底改变太空通信领域，为通信瓶颈以及系统尺寸、重量和功率限制提供独特的解决方案。《IEEE 量子电子学选题期刊》邀请自由空间激光通信领域的论文投稿。本期 JSTQE 旨在重点介绍开发尖端 lasercom 技术的最新进展和趋势。感兴趣的领域包括（但不限于）：
在自由空间光通道中动态和湍流介质上保护二维信息载体
本文提出了一种新方案，通过对二维信息载体进行编码，实现动态湍流介质中高保真安全的自由空间光信息传输。将数据转换成一系列二维图案作为信息载体。开发了一种新的差分方法来抑制噪声，并生成一系列随机密钥。将不同数量的吸收滤波器任意组合放置在光通道中，以生成具有高度随机性的密文。实验证明，只有使用正确的安全密钥才能检索明文。实验结果表明，所提方法可行有效。所提方法为在自由空间光通道中通过动态湍流介质实现高保真光信息传输开辟了一条途径。
自由空间高斯光束的表征...
为了最大限度地减少大范围无线光通信 (WOC) 应用中的发散并扩大潜在的链路范围，可以使用位于传输光纤端点焦距处的适当准直透镜对光束进行准直，以减少光束扩散的影响。使用靠近接收光纤端点的类似透镜将光束重新聚焦回光纤中。本报告深入探讨了与研究类似自由空间光通信系统相关的概念，并从理论上优化接收光束点尺寸以确保接收数据信号的最大效率。在研究真实系统时，考虑大气条件至关重要，因为它们具有重大影响。此外，本文还回顾并讨论了最近的进展和发展。
表征自由空间路径损失：Sub-6GHz和毫米波
1,2,3部门尼日利亚河口河州立大学电气工程大学。摘要：自由空间传播中有一个自由空间路线损失，这是传播路径，在发射器和接收器之间没有障碍物。这被认为是无线电波信号在自由空间传输过程中的损失。为了构建尽管有潜在问题，可以尽可能有效地发挥作用的通信系统，必须确定路径损失。路径损失也已用于无线调查工具和无线电通信来确定天线的信号强度。鉴于无线设备（包括软件和调查工具）的重要性越来越重要，现在可以全面理解无线电路径丢失的想法是有益的。为了全面了解自由空间传播路径损失及其影响的因素，本文的主要目的是模拟现象。MATLAB软件在此过程中用于生成图形，从而为路径损耗提供清晰易于理解的表示。从低6频率范围中选择了两个频率，另外两个频率来自毫波频率范围，结果表明，随着距离的增加，自由空间路径损失增加，并且频率增加，并且毫米损失较大，但可以通过天线增益来减轻损失，并遵循其他建议。关键字：频率，自由空间传播，自由空间传播路径损失，无线电波传播。
采用 InGaAs 四象限光电二极管实现地面和卫星系统中的自由空间光通信
自由空间光学 (FSO) 最早的应用是以火作为发射器，以眼睛作为接收器，进行早已失传的视距 (LOS) 任务。自由空间光通信 (FSOC) 的下一步发展是使用太阳作为发射器，用镜子或屏蔽来调制到达眼睛的光线作为接收器。这是一个基本的通信系统。快进几千年到 1880 年，光电话专利授予贝尔和泰恩特，用于发射器（太阳或碳丝）和接收器（硒传感器）之间的光通信。许多人认为这是光纤和自由空间光通信的先驱。在现代，无线地面和卫星通信基于射频传输，通过有限的频带和开放的传输路径限制带宽和安全性。随着光子学的发展将其足迹扩展到自由空间光学和自由空间光通信，太赫兹传输触手可及。
用于量子的近红外相关光子自由空间源...
20 世纪早期之前，物理学语言建立了一个框架，理论上，所有现象对于近距离观察者来说都是可量化和可预测的。然而，随着量子力学的发现，这种确定性的世界观发生了根本性的改变，量子力学提出了真正的随机性和不可预测性。在过去的一个世纪里，许多突破性的实验都证明了这一基本定律，这些实验主要以光（量子）为中心。如今，人们越来越关注单光子的实际应用。在本论文中，我们研究了单光子的起源，并使用非线性光学过程设计了实验。深入研究细节，我们使用长度为 10、20 和 30 毫米的 ppKTP 晶体对二次谐波的产生进行了研究，并比较了结果，指出效率和温度带宽随长度变化的趋势相反。此外，我们还利用 BBO 晶体探索了下转换光子的数值和实验空间特性。还添加了一些结果来解释从相关光子对获得纠缠的过程。
水平自由空间光学链路，立方体超过143 km
自由空间光学（FSO）通信的最新进步正在使卫星微型化和数据传输速率取得突破。Cubeisl激光通信终端（LCT）是德国航空航天中心（DLR）的开发项目，将在2025年推出后以100 Mbps的形式展示100 Mbps的卫星间链接，并以1 Gbps的链接展示。该技术旨在将自己确立为有效的立方体通信的尖端解决方案，从而提供高数据速率。为了验证其能力，该终端在143公里的FSO连接中进行了严格的测试，在加那利群岛的La Palma和Tenerife之间进行了严格的联系。欧洲航天局的光学地面站模仿了下行链路，而两个LCT之间的通信模拟了卫星间链接。本文概述了立方体LCT的当前发育阶段，并提出了其水平链接演示的结果。
日光自由空间量子密钥分布的理想波长
量子密钥分布（QKD）近年来从实验室原则证明到市售系统的成熟。主要的瓶颈之一是由于指数信号阻尼，纤维网络中的通信距离有限。可以使用跨洲际距离，可以使用低地球轨道卫星在大气上传输量子信号。这些自由空间链接只能在夜间运行，因为阳光否则将用于测量量子状态的检测器饱和。用于在具有连续可用性和高数据速率的全球量子互联网中应用QKD，需要在日光期间操作。在这项工作中，我们为不同的量子光源建模卫星到地量子通道，以在环境条件下识别自由空间QKD的最佳波长。日光量子通信在Fraunhofer线路或近红外频谱中可以进行，因为来自太阳的固有背景相当低。考虑到有限密钥效应的最高年度密钥长度在HαFraunhofer系列中可以实现。更重要的是，我们提供的基本模型通常可以根据所需的修改来适应任何其他特定的链接方案。我们还提出了一个基于可以实现此类方案的微孔子的六角硼硝化硼的颜色中心的真正单光子源。我们的结果也可以应用于屋顶的场景中，因此与近距离量子网络有关。