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International audienceBidirectional ground-satellite laser links suffer from turbulence-induced scintillation and phase distortion. We study how turbulence impacts on coherent detection capacity and on the associated phase noise that restricts clock transfer precision. We evaluate the capacity to obtain a two-way cancellation of atmospheric effects despite the asymmetry between up and down link that limits the link reciprocity. For ground-satellite links, the asymmetry is induced by point-ahead angle and possibly the use, for the ground terminal, of different transceiver diameters, in reception and emission. The quantitative analysis is obtained thanks to refined end- to-end simulations under realistic turbulence and wind conditions as well as satellite cinematic. These temporally resolved simulations allow characterizing the coherent detection in terms of time series of heterodyne efficiency for different system parameters. We show that Tip/Tilt correction on ground is mandatory at reception for the down link and as a pre-compensation of the up link. Good correlation between up and down phase noise is obtained even with asymmetric apertures of the ground transceiver and in spite of pointing ahead angle. The reduction to less than 1 rad2 of the two-way differential phase noise is very promising for clock comparisons.Les liens sol-satellite bidirectionnels par laser sont impactés par des effets de scintillation et de distorsion de phase, causés par la turbulence atmosphérique. Nous étudions comment la turbulence impacte la performance de la détection cohérente et celle du bruit de phase qui réduit la précision du transfert des horloges. Nous évaluons la capacité à obtenir une annulation des effets atmosphériques en dépit de l’asymétrie entre le lien montant et descendant limitant la réciprocité du lien. Pour les liens sol-satellite, l’asymétrie provient du pointage en avant et de l’utilisation possible pour le terminal sol, de différents diamètres pour l’émetteur et le récepteur. L’analyse quantitative est faite grâce à des simulations fines et bout en bout sous des conditions de turbulence et de vent réalistes, en tenant compte de la cinématique du satellite. Les simulations utilisent le principe de réciprocité pour estimer les performances du lien descendant et montant à partir de la propagation de 2 ondes planes descendantes. Ces simulations résolues temporellement permettent de caractériser la détection cohérente en termes de séries temporelles du rendement hétérodyne pour différents paramètres système. Nous montrons que la correction de Tip/Tilt est nécessaire à la réception du lien descendant et pour pré-compenser le lien montant. Une bonne corrélation entre les bruits de phase montant et descendant est obtenue même avec des ouvertures différentes de l’émetteur récepteur au sol et malgré le pointage en avant. La réduction à moins de 1 rad² du bruit de phase différentiel aller-retour est très prometteuse pour le transfert des horloges

Impact of turbulent phase noise on frequency transfer with asymmetric two-way ground-satellite coherent optical links