Space applications of optical communications

Abstract

Optical communication in Space is now a reality. In this paper we present the recent developments that were undertaken in Europe for this application. We first describe the different missions where optical communications are useful: link between two geostationary satellites (geo-geo), Data Relay Mission (leo-geo) and High Data Rate Satellite Constellation Network. Then we detail the different candidate laser technologies from the most straightforward technologies that have been developed for optical fiber applications (λ=1.55 µm) and 0.8 µm technology based on Silicon detector to the recent developments based on high power fiber amplifiers. In the last chapter we describe thesilex (Semi conductor Intersatellite Link Experiment) program which performs optical communication betweenspot4 Earth observation satellite (cnes) andartemis (esa). The excellent results based on 0.8 µm laser diode technology are considered to be a major milestone in optical intersatellite communication

Résumé

Les systèmes de communications optiques intersatellites sont devenus une réalité. Cet article décrit les principaux travaux qui ont eu lieu dans ce domaine en Europe. La première partie expose les principales applications des liaisons optiques: Service Fixe entre deux satellites géostationnaires (geo-geo), Service Relais entre un satellite en orbite basse et le sol via un satellite géostationnaire (leo-geo) et liaisons à haut débit à l’intérieur d’une Constellation de Satellites. La deuxième partie donne un aperçu rapide des différentes technologies envisageables de la transposition des technologies développées dans le cadre des liaisons optiques par fibres (λ=1,55 µm) aux systèmes basés sur des détecteurs faible bruit au silicium et des diodes lasers de forte puissance à λ=0,8 µm. La dernière partie partie présente la missionsilex (Semi conductor Intersatellite Link Experiment) qui consiste à transmettre des données numériques du satellite d’observation de la terrespot4 (cnes) vers le satellite relaisartemis (esa) en orbite géostationnaire. La confirmation des performances en vol de ce système de communications basé sur la technologie des diodes à laser 0,8 µm est un événement majeur validant la faisabilité des liaisons optiques intersatellites.