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Atmospheric absorption and scattering impact on optical satellite-ground links

Giggenbach, Dirk und Shrestha, Amita (2022) Atmospheric absorption and scattering impact on optical satellite-ground links. International Journal of Satellite Communications and Networking, 40 (2), Seiten 157-176. Wiley. doi: 10.1002/sat.1426. ISSN 1542-0973.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sat.1426

Kurzfassung

Free-space radio-frequency (RF) communication links for intersatellite or satellite-to-ground communications are getting increasingly constraint by the insufficient spectrum availability and limited data rate of RF technology. With the advent of large satellite mega-constellation networks for global communications coverage, this limitation of classical RF communication becomes even more critical. Therefore, the establishment of point-to-point free-space optical link technology (FSO) in space will become of paramount importance in future systems, where the application will be for data-relays links, or for mega-constellations inter-satellite links, as well as for direct data downlinks, or from deep-space probes to ground. Further advantages of optical FSO - besides spectrum availability - is its increased power efficiency, higher data rates, avoidance of interference, and inherent protection against interception. When, however, these optical communication links have to pass through Earth's atmosphere, attenuation and scattering effects do influence the signal transmission. In this publication, we investigate the effects of atmospheric attenuation, including the effects of molecular absorption as well as aerosol scattering and absorption, for typical wavelength regions used for FSO, dependent on the link geometries. Based on transmission-simulation databases, we show useful spectral ranges and their specific attenuation strength. Free spectral transmission windows dependent on atmospheric quality and elevation angle are identified for reliable and efficient use of the optical transmission technology in space applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144522/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Atmospheric absorption and scattering impact on optical satellite-ground links
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Giggenbach, DirkDirk.Giggenbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1720-3464NICHT SPEZIFIZIERT
Shrestha, AmitaAmita.Shrestha (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Oktober 2022
Erschienen in:International Journal of Satellite Communications and Networking
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:40
DOI:10.1002/sat.1426
Seitenbereich:Seiten 157-176
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Evans, BarryUniversity of Surrey, Great BritainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Wiley
Name der Reihe:Wiley Online Library
ISSN:1542-0973
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerosol scattering, atmospheric attenuation, direct-to-Earth communication, free-space optics,molecular absorption lines, optical space-ground links, KNOCGOP
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - OSIRIS Future
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Giggenbach, Dr.-Ing. Dirk
Hinterlegt am:08 Dez 2021 08:57
Letzte Änderung:29 Nov 2023 14:55

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