《星載摻鉺光纖放大器關鍵性能參數輻射特性研究》是依託南京大學，由李密擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：星載摻鉺光纖放大器關鍵性能參數輻射特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李密
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著衛星雷射通信技術的發展，借鑑地面光通信技術的發展模式，將摻鉺光纖放大器(EDFA)引入到衛星終端上才能最終實現衛星雷射通信技術的實用化和商用化。考慮到空間輻射會降低星載EDFA的性能指標，本項目將以高軌衛星20年的實際空間輻射環境（總劑量＞1000krad）為背景：通過對各個核心單元器件的實驗研究,初步建立國內首個涵蓋星載EDFA內部所有關鍵單元器件的抗輻射特性資料庫；在解決輻射劑量率的外推問題以及測試時間受限問題後，結合地面模擬空間輻射實驗數據，給出超低輻射劑量率下單波長和多波長星載EDFA關鍵特性參數的輻射特性；從通信系統的角度給出採用星載EDFA技術的衛星雷射通信系統的主要性能參數隨空間輻射總劑量的變化關係。本項目的完成將為EDFA技術由地面光通信向衛星光通信推廣提供必要的理論支撐和參考依據，並對非標準光電器件航天標準的制定以及國內光電企業拓寬其產品在航天領域的套用具有重要意義。
結題摘要
目前在國際上，美國、歐洲、日本以及我國等航天大國都已經基本掌握了中低數據率的衛星雷射通信技術。但是正在試驗的衛星光通信系統還是按照早期的技術方式直接採用半導體雷射器作為信號光源。如果借鑑目前地面光通信的最新調製模式，將EDFA 引入到調製子系統中可以有效地將高功率這個技術指標從可調製半導體雷射器中剝離出來，這會大大降低提高大功率半導體雷射器調製速率的技術難度，從而真正實現衛星雷射通信技術的實用化和商用化。要想將EDFA成功引入到衛星雷射通信系統中，目前存在的最大技術難題是星載EDFA在空間受到輻射後，其光學性能指標會下降，這會對採用星載EDFA技術的衛星光通信系統的通信質量產生影響。在本項目的開展過程中，我們首先對星載EDFA中的核心器件進行了地面輻射研究，結果表明耦合器與隔離器性能基本不變，設計時不需做額外考慮；普通光纖經過輻射後存在一定程度的損耗增加，需要儘量減少普通光纖的使用；摻鉺光纖對輻射十分敏感，設計時需要重點考慮。在了解星載EDFA中的核心器件抗輻射特性後，我們從單波長角度出發給出了單波長EDFA輻射增益模型，並解決了原有EDFA無法直接測試的難題。並在多波長角度提出了採用EDFA黑匣子模型的多波長EDFA輻射增益的測試方法，解決了測試時間對分析多波長EDFA輻射增益的限制。本課題的最終目的在於將地面光纖通信的核心器件EDFA推廣到航天領域，為了給出星載EDFA在衛星光通信系統中的影響，我們首先建立了含有大氣湍流效應的多種調製方式的鏈路模型，然後基於這個模型對受輻射後星載EDFA性能下降對整個通信系統的影響。此外，為了降低將星載EDFA引入到衛星光通信系統的技術難度，我們進一步基於自適應技術設計了一種高抗輻射特性的星載EDFA的結構。本項目的完成將使總體設計人員能夠全面而系統地掌握星載EDFA關鍵性能參數在實際空間輻射環境中的變化特性，這會為EDFA技術由地面光通信向衛星光通信推廣提供必要的理論支撐和參考依據，並對非標準光電器件航天標準的制定以及下一階段地面光電產業向航天領域推廣具有重要意義。在研究成果方面，項目組目前已經在Optics Letters、Optical Express、Journal of Lightwave Technology等國際知名光學期刊及論文集上發表文章18篇，申請專利5項。
