面向LEO和MEO卫星的大气湍流下光学下行链路建模：基于量子态湍流测量的应用案例
量子物理
2025-12-17 v1 计算物理
光学
空间物理
摘要
本文对面向低轨道（LEO）和中轨道（MEO）卫星的自由空间光学系统链路预算进行了全面分析。我们构建了详细的卫星至地面信道模型，考虑影响传输效率的主要物理过程：大气吸收与散射、自由空间衍射以及湍流引起的波动。该研究引入了一种通用方法，用于计算卫星与光学地面站之间斜路径的传输效率，综合考量天顶角、斜距范围以及高度依赖的衰减。该框架旨旨支持面向空间光学链路设计与评估，并为卫星通信示范器和仿真系统定义技术规格提供关键工具。本文提供了数值估算，以说明典型运行条件下的损耗规模，包括孔径平均效应的作用。除链路预算分析外，本文还引入了卫星端的量子应用案例。我们提出一种在LEO或MEO卫星上产生光子态并传输至光学地面站的量子态湍流测量方案。该方法可实现对量子信息网络中可用量子协议质量的持续性验证。
引用
@article{arxiv.2512.13828,
title = {Optical Downlink Modeling for LEO and MEO Satellites under Atmospheric Turbulence with a Quantum State Tomography Use Case},
author = {Artur Czerwinski and Jakub J. Borkowski and Saeed Haddadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.13828},
year = {2025}
}