Free-space optical link system (FSOL) technology refers to a long-distance transmission system of optical signals using the atmosphere as a medium. Based on its advantages of ultra-wideband, ultra-small size, and unlicensed band, free-space optical link has been recognized for its high potential in various fields such as mobile/terrestrial-satellite optical communication and optical frequency standard transmission, and its utility is expanding. However, since the degraded phase noise of the carrier propagating through the atmosphere leads to the deterioration of the quality of the received optical signal, the optical phase control technology to overcome the irregular environmental factors of the atmosphere (beam wandering, scintillation, phase piston) essential is required In this study, an optical link system that suppresses spatial and temporal disturbances experienced by optical signals propagating through the atmosphere is presented in three steps to secure reliability and stability of optical signals received from a distance. After securing the phase noise suppression in the low-frequency band and the stable directing effect of the transceiver through the feed-forward type pointing feedback system and wavefront compensation system, the temporal phase noise of the received optical signal is precisely measured once again to compensate for temporal disturbance. It is intended to restore the phase noise characteristics of the original signal by suppressing the overall generation of phase noise in the low to high-frequency bands through the system. Through this, it is expected that free-space optical communication will be possible in various remote locations such as buildings and drones by overcoming environmental factors in the atmosphere, and furthermore, it is expected to secure reliability in the communication quality between ground-satellite and satellite-satellite.
자유공간 광 링크 시스템(FSOL) 기술은 대기를 매질로 한 광 신호의 장거리 전송 시스템을 말한다. 초 광대역, 초소형, 비면허대역 등의 장점을 바탕으로 한 자유공간 광 링크는, 모바일/지상-위성 간 광통신, 광 주파수 표준 전송 등 여러 분야에서 높은 잠재성을 인정받아 그 활용성을 넓혀 나가고 있다. 하지만 대기를 통해 전파되는 반송파의 저해된 위상 잡음 수준은, 수신되는 광 신호의 품질의 저해를 초래하기 때문에 대기의 불규칙적인 환경 요인 (빔 원더링, 신틸레이션, 위상 피스톤)을 극복하는 광 위상 제어 기술이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는, 광 신호가 대기를 전파하며 겪는 공간적, 시간적 외란을 억제하는 광 링크 시스템을 3가지 단계로 제시하여 원거리에서 수신된 광 신호의 신뢰성과 안정성을 확보하고자 한다. Feed-forward 타입의 포인팅 피드백 시스템, 파면 보상 시스템을 통해 저주파 대역의 위상 잡음 억제와 송수신부의 안정된 지향 효과를 확보한 후, 수신된 광 신호의 시간적 위상잡음을 다시 한 번 정밀하게 측정하여 시간적 외란 보상 시스템을 통해 저주파~고주파 대역의 전체적인 위상 잡음의 발생을 억제하여 원 신호의 위상 잡음 특성을 복원하고자 한다. 이를 통해 대기의 환경 요인을 극복하고 건물, 드론 등 여러 원거리 위치에서의 자유 공간 광 통신이 가능할 것으로 생각되며, 더 나아가 지상-인공위성, 인공위성-인공위성 간의 통신 품질에 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.
