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Analysis of the impact of EDFA ASE noise on the outdoor free-space copropagation of WCPs and classical signals

Guerra-Yánez, Carlos und Garcia Olmedo, Javier und De Marco, Innocenzo und Hristovski, Ilija R. und Ghassemlooy, Zabih und Zvánovec, Stanislav und Moll, Florian (2026) Analysis of the impact of EDFA ASE noise on the outdoor free-space copropagation of WCPs and classical signals. Photonics Research, 14 (4), Seite 1480. Optica Publishing Group. doi: 10.1364/PRJ.577728. ISSN 2327-9125.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1364/PRJ.577728

Kurzfassung

The evaluation of interferences and noise in quantum key distribution (QKD) links that coexist with classical links is fundamental in the design of QKD deployments. In this work, we provide an experimental assessment of the effects of amplified spontaneous emission (ASE) noise resulting from the copropagation of weak coherent pulses (WCPs) and erbium-doped fiber amplifier (EDFA)-amplified classical signals through an outdoor free-space optical link. We achieve an average estimated lower bound for the quantum bit error rate (QBER) due to ASE noise below 4% in all the scenarios that we evaluate, thus making the QKD link feasible. Our study explores the need to take into consideration both the ASE noise and the interference from the amplified signal when designing a discrete variable (DV)-QKD scheme that coexists with the propagation of classical channels. By adding filters on the receiver side, the direct interference caused by the amplified classical signal can be reduced. At the transmitter side, ASE suppression filters must be used to address false detections caused by ASE noise, and the EDFA must operate at the best pump current possible to achieve the desired gain while minimizing noise. For a 10 dB increase in the EDFA’s gain, we have measured an increase in the estimated lower bound for the QBER of 1.71%. This establishes a tradeoff between the amount of launched power required and the amount of ASE noise that degrades the quality of the quantum signal.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224703/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of the impact of EDFA ASE noise on the outdoor free-space copropagation of WCPs and classical signals
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Guerra-Yánez, CarlosDepartment of Electromagnetic Field, Czech Technical University in Praguehttps://orcid.org/0000-0002-8888-129XNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Olmedo, Javierjavier.garciaolmedo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6925-0356216109478
De Marco, Innocenzoinnocenzo.demarco (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7247-4764216109481
Hristovski, Ilija R.Institute of Communications and Navigation, German Aerospace Center/School of Engineering, The University of British Columbiahttps://orcid.org/0000-0001-5386-6076NICHT SPEZIFIZIERT
Ghassemlooy, ZabihOptical Communications Research Group, Northumbria Universityhttps://orcid.org/0000-0002-5780-9703NICHT SPEZIFIZIERT
Zvánovec, StanislavDepartment of Electromagnetic Field, Czech Technical University in Praguehttps://orcid.org/0000-0002-7902-2143NICHT SPEZIFIZIERT
Moll, FlorianFlorian.Moll (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 März 2026
Erschienen in:Photonics Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.1364/PRJ.577728
Seitenbereich:Seite 1480
Verlag:Optica Publishing Group
ISSN:2327-9125
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Key Distribution, ASE noise, free-space optical link, copropagation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quanteninformation und Kommunikation, R - QKD-Systeme und ihre praktische Sicherheit
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Optische Satellitenlinks
Hinterlegt von: Garcia Olmedo, Javier
Hinterlegt am:29 Mai 2026 12:37
Letzte Änderung:29 Mai 2026 12:37

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