Werte für den Divergenzwinkel des Laserkommunikationsstrahls mit großer Reichweite?

Die NASA hat an Demonstrationen der Laserkommunikation mit Satelliten gearbeitet . Die Motivation ist einfach, da Laser weniger Leistungsverlust erfahren, weil sie sich über einen kleineren Winkel ausbreiten. Das wirft die Frage auf, über welchen Winkel sie sich ausbreiten ?

Nach den Grundlagen der Laserphysik scheint es, dass für unsere Zwecke jeder Gaußsche Strahl effektiv als taillenlos angesehen werden kann. Damit meine ich, dass die Fläche des Strahls in der Zielentfernung buchstäblich der Raumwinkel mal der Entfernung ist.

Laserspreizung mit Taille

Es gibt einige Informationen zum Lunar Lasercom Ground Terminal (LLGT) (archivierte Seite, Link funktioniert nicht wegen staatlicher Abschaltung?), aber keine dieser Spezifikationen bezieht sich auf den Divergenzwinkel. Laserpointer, die Sie in Geschäften kaufen können, können 1-3 mrad betragen , was sich klein anhört, aber das ist es wirklich nicht. Ein solcher Strahl hat buchstäblich den halben Durchmesser des Mondes. Ein engerer Strahl führt zu einem Kompromiss, bei dem das Zielen schwieriger wird, aber mehr von der Strahlintensität erhalten bleibt. Ich bin daran interessiert zu wissen, wo entlang dieses Spektrums die moderne Weltraumlaserkommunikation fällt.

Ich weiß die Antwort nicht, aber ich erinnere mich, gehört zu haben, dass die von den Spiegeln auf dem Mond reflektierten Laser normalerweise eine beleuchtete Fläche von der Größe eines Fußballfelds bilden. Ich denke, das wurde aus der Entfernung und den Laserspezifikationen extrapoliert, da ich bezweifle, dass ein erdbasierter Detektor empfindlich genug wäre, um den beleuchteten Bereich hinter dem Spiegel selbst zu „sehen“.

Antworten (1)

Aus der Antwort von @ PearsonArtPhoto hier schätzt er eine Strahlbreite von etwa 3.5   μ Rad , oder ungefähr 0,002   Grad (Leider ist auch seine Hauptquelle wegen des Shutdowns der Regierung offline). Er weist weiter darauf hin, dass dies einer Fläche auf der Erde von ca 4.9   km 2 .

Dies erfordert zwar strengere Ausrichtungsanforderungen, ist aber immer noch etwa 10-mal größer als die typische absolute Ausrichtungsgenauigkeit, die bei bodengestützten Teleskopen zu sehen ist (etwa 1 Bogensekunde).

Oh wow, ich kann nicht glauben, dass ich diese Frage nicht gesehen habe. Es ist sehr ähnlich zu dem, was ich hier gefragt habe.
Werte für den Divergenzwinkel des Laserkommunikationsstrahls mit großer Reichweite?
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