27 Störungen der Wellenfront. Mithilfe einer adaptiven Optik werden diese Wellenfrontdeformationen korrigiert und damit eine hohe Effizienz der Faserkopplung gewährleistet. Mehrstufiges Nachführkonzept und aktive Strahlstabilisierung Im QuBUS ist ein vierstufiges Nachführkonzept implementiert. Zu Beginn wird das Periskop auf Basis der GNSS Positionsdaten des Flugzeugs grob nachgeführt (Pointing). Nach erster Erfassung des vom Flugzeug gesendeten Beacon Lasers mit einer äußeren Trackingkamera (vor Teleskop), wird die optische Nachführung eingeleitet (Acquisition). Anschließend erfolgt die Übergabe der Steuerung an eine innere Trackingkamera (hinter Teleskop) mit engem Sichtfeld. Der Spot des Beacon-Lasers wird auf der PSD erfasst und mittels eines FSM im geschlossenen Regelkreis aktiv stabilisiert (Tracking). Ein erfolgreicher Trackingzustand liegt vor, wenn das Sendeterminal an Bord des Luftfahrzeugs den Boden Beacon ebenfalls erfasst und seine Nachführung aktiviert ist. Schlüsselexperiment 3 der QuNET-Initiative: Flugkampagne in Erlangen Das Tracking sowie die Faserkopplung boten damit die notwendige Umgebung für die Flugexperimente im Rahmen der QuNET-Initiative im Herbst 2025. Der QuBUS als Bodenstation stellte die Schnittstelle zwischen einem mobilen Knoten (DLR-Flugzeug), und einem terrestrischen Quantennetz in Erlangen her. Vom Freistrahl-Laserterminal des in 10 km Entfernung fliegenden Flugzeugs wurden Quantenschlüssel in das Glasfasernetz des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen abhörsicher übertragen. Die Technologien aus dem demonstrierten Schlüsselexperiment sind wegweisend für zukünftige sichere Quantenkommunikation durch die Atmosphäre. the use of adaptive optics, which ensures high efficiency of fiber coupling. Cascaded tracking concept and active beam stabilization A four-step tracking concept is implemented in QuBUS. Initially, the periscope is roughly tracked (pointing) based on the aircraft’s GNSS position data. After initial detection of the beacon laser transmitted by the aircraft with an external tracking camera (located before the telescope), optical tracking is activated (acquisition). Subsequently, control is handed over to an internal tracking camera, which is behind the telescope with a narrow field of view. The spot of the beacon laser is detected on the PSD and actively stabilized by an FSM in a closed control loop (tracking). Operational tracking is achieved when the aircraft’s on-board terminal also detects the ground beacon, and its tracking is activated. Key Experiment 3 of the QuNET initiative: flight campaign in Erlangen Tracking and fiber coupling thus provided the necessary environment for the flight experiments conducted as part of the QuNET initiative in autumn 2025. The mobile ground station QuBUS served as the interface between a mobile node (DLR aircraft) and a terrestrial quantum network in Erlangen. Quantum keys were transmitted in an eavesdrop-secure manner from the aircraft’s free-space laser terminal, flying at a distance of about 10 km, to the fiber-optic network of the Max Planck Institute for Science of Light (MPL) in Erlangen. The technologies from the key experiment demonstrated are groundbreaking for future secure quantum communication through the atmosphere. QuBUS: mobile Schnittstelle von Freistrahllinks ins terrestrische Netz QuBUS: mobile interface from free-space links to terrestrial networks Authors Dr. Matthias Goy Markus Rothe Peter Krause Dr. Martin Landmann Ingo Gebhart Contact Dr. Matthias Goy Phone +49 3641 807-120 matthias.goy@iof.fraunhofer.de [3] Im Inneren des QuBUS prüfen IOF-Forschende den Empfang der Signale und die Einkopplung in die Glasfaser. / Inside the QuBUS, IOF researchers check the reception of the signals and their coupling into the fiber optic cable. © MPL
RkJQdWJsaXNoZXIy MjUwNTQ4NQ==