在科学杂志上发表的一篇新论文中Nature:光科学与应用，一组研究人员描述了一种依赖于光放大器的自由空间光传输系统，原则上，与所有其他现有的光放大器(称为相敏放大器(psa))相比，该放大器不会增加任何多余的噪声。

研究人员的新概念展示了前所未有的接收器灵敏度，在每秒10千兆比特的数据速率下，每信息位只有一个光子。

“我们的研究结果表明，这种新方法在扩展远程空间通信链路的覆盖范围和数据速率方面是可行的。因此，它也有希望帮助突破当今深空任务中数据返回的瓶颈，这是世界各地的空间机构今天所遭受的，”Peter Andrekson教授说，他是研究小组的负责人，也是该文章的作者，与查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系的Ravikiran Kakarla博士和高级研究员Jochen Schröder一起。

大幅增加未来高速链路的覆盖范围和信息速率将对卫星间通信、深空任务和利用光探测和测距(激光雷达)进行地球监测等技术产生重大影响。用于这种高速数据连接的系统越来越多地使用光学激光束而不是射频光束。一个关键的原因是，由于光束发散减少，光束在光波长处传播时的功率损失要小得多。

然而，在长距离中，光束也会经历很大的损耗。例如，从地球发射到大约40万公里外的月球上的激光束，孔径为10厘米，将经历大约80分贝的功率损失，这意味着只有1亿分之一的功率会保留下来。由于传输功率是有限的，因此拥有能够以尽可能低的接收功率恢复发送信息的接收器至关重要。这种灵敏度被量化为每个信息位恢复数据所需的最小光子数。

在Chalmers的新概念中，信息被编码到信号波中，该信号波与不同频率的泵浦波一起在非线性介质中产生共轭波(称为闲散波)。这三种波一起发射到自由空间。在接收点，在光纤中捕获光后，PSA使用再生泵浦波放大信号。放大后的信号随后在传统接收器中被检测到。

“这种方法从根本上导致了任何预放大光学接收器的最佳灵敏度，并且也优于所有其他当前最先进的接收器技术，”Peter Andrekson说。

该系统采用标准纠错码编码的简单调制格式和具有数字信号处理的相干接收机进行信号恢复。如果需要，这种方法可以直接扩展到更高的数据速率。它也可以在室温下工作，这意味着它可以在太空终端实施，而不仅仅是在地面上。

本文还讨论了该方法的理论灵敏度限制，并与其他现有方法进行了比较，得出的结论是，新方法本质上是非常广泛的数据速率范围内的最佳方法。