[发明专利]一种抗辐射的宽谱光纤光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带光纤光源，更特别地说，涉及一种基于边缘滤波技术的抗辐射宽带光纤光源。

背景技术

掺铒光纤普遍应用在超荧光光纤光源，光纤激光器和掺铒光纤放大器等光学器件中。以上光学器件由于高可靠性和低热敏感系数而具有独特的优势，因此被广泛应用于光纤通信和传感领域。近年来，掺铒光纤器件在太空环境中的应用越来越多的引起人们的关注。但太空充满宇宙射线的特殊环境必须引起人们重视，其中高能辐射粒子对掺铒光纤特性和其它波导器件工作性能的影响尤为显著，它们可能改变这些光电器件的工作特性，缩短工作寿命，甚至使之失效。因此对抗辐射光纤器件和系统在太空环境中应用的研究变得尤为重要。

目前对掺铒光纤光学器件抗辐照问题的解决大都采用被动防护的方法，而没有从本质上探索解决器件抗辐照问题。被动防护法虽然能通过加重金属屏蔽来提高其抗辐射性能，但在空间应用中过多的质量增加是不允许的。

通过研究不同辐照计量下输出光谱的变化，发现辐照剂量对掺铒光纤光源输出原始谱在1560nm长波处变化比较剧烈，因此通过在普通双程后向光路部分加特殊的滤波器滤掉输出光谱中随辐照剂量变化剧烈的1560nm波段光谱，保留相对稳定的1531nm波段作为输出，这样便大大提高了输出光谱的辐照稳定性。另外，辐照条件下掺铒光纤产生色心，色心的形成使掺铒光纤损耗增大。泵浦光和ASE信号的混合光在掺铒光纤中传播，两者的损耗都会影响输出超荧光的功率和光谱。研究发现，掺铒光纤中泵浦光的损耗是引起输出超荧光功率和光谱变化的主要原因，因此，通过控制掺铒光纤中实际泵浦光功率大小可实现辐照条件下光源的稳定输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗辐射的宽谱光纤光源，该宽谱光纤光源利用980nm监控探测器的输出电信号作为反馈调节的依据，利用负反馈闭环控制原理调节驱动电流控制输出ASE光的功率和平均波长的稳定，从而在不增加光源系统重量的前提下，用主动防护技术很好的解决了宽谱光源抗辐射问题。

本发明的一种抗辐射的宽谱光纤光源，其宽谱光纤光源中光路部分包括有980nm泵浦光源(1)、980nm/1550nm的第一波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、980nm/1550nm的第二波分复用器(4)、反射镜(5)、滤波器(6)和光隔离器(7)；宽谱光纤光源中电路部分包括有980nm监控探测器(8)、光信号采集电路(9)、微处理器(12)、数字恒流源(11)和自动温控电路(10)；其中，所述的980nm/1550nm的第一波分复用器(2)与980nm/1550nm的第二波分复用器(4)的结构相同；

波长为980nm的泵浦光源(1)尾纤与工作波长为980nm/1550nm的第一波分复用器(2)的A端熔接，波长为980nm/1550nm的第一波分复用器(2)的B端与掺铒光纤(3)的一端熔接，掺铒光纤(3)的另一端与980nm/1550nm的第二波分复用器(4)的A端熔接，980nm/1550nm的第二波分复用器(4)的B端与反射镜(5)熔接；

980nm/1550nm的第二波分复用器(4)的C端与980nm监控探测器(8)熔接；

980nm/1550nm的第一波波分复用器(2)的C端与滤波器(6)的入纤熔接，滤波器(6)的出纤与光隔离器(7)的入纤熔接，光隔离器(7)的出纤端作为ASE信号光(24)输出。

本发明一种抗辐射的宽谱光纤光源的优点在于：

1、当外界环境辐照条件变化引起光源平均波长和输出功率变化时，反映在通过铒纤后的残余980nm泵浦光功率的变化，980nm监控探测器8监测残余光的变化，同时把采集到的电压信号的变化与参考信号比较从而得到控制信号，控制信号结合光源系统温控电路通过改变驱动电流来稳定辐射环境下的平均波长和输出功率。辐射环境测试中，在25℃温度恒定，辐照剂量率0.1rad/s，辐照总剂量50Krad下测得不同辐照剂量下输出光谱的变化。计算得出，平均波长稳定性为12.5ppm/Krad，输出光功率变化不大于5％，表现出很好的抗辐射特性。

2、滤波器滤掉在辐射环境中变化比较剧烈的1560nm长波波段的信号光输出1531nm波段高斯光谱，该波段光谱在辐照环境中表现出很好的稳定性。

3、宽谱全反射镜用于反射前向自发辐射超荧光，调节输出光谱的同时增强光源输出超荧光功率；光源输出功率大小可根据实际需要进行调整。

4、本发明宽谱光纤光源采用C8051F060微控制器，减少了外设芯片的数量，简化电路硬件设计。

附图说明