[发明专利]一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及掺铒光纤放大器，特别是一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器及方法。

背景技术

在以往的长距离光纤通信系统中，通常在通信线路上建设大量的电中继站，对信号进行接收、转换再放大，来减少信号的衰减与色散。随着大信息时代的来临，传统的电中继由于其数据处理的电子瓶颈，已经不能适应人们对于高速率通信的需求。20世纪80年代，掺铒光纤放大器（EDFA）的问世，对于通信领域来说，具有跨时代的意义。由于EDFA直接对光信号进行放大，且具有高增益、低噪声、长带宽、结构简单、不受偏振态影响等优点，一经推出就迅速得到广泛的使用。随着NASA与ESA多项空间光通信项目的开展，EDFA也渐渐进入空间通信领域的应用之中。传统的空间光通信技术采用直接调制技术，即仅仅依靠于半导体激光器，但是星间通信或者星地通信链路上是没有中继站对信号进行放大的。由于需要调制系统输出比较大的光功率，传统的仅依赖激光器而没有放大器的发射端是不能满足日益增长的传输速率的。EDFA的应用可以在很大程度上解决这一问题。

然而，卫星运行在太空轨道中时，其各个组件要面临强烈的空间辐射，组件的性能受到的影响不可忽视。一些研究小组对于这一问题也进行了相关探索，其中O. Berne’s小组的研究尤为突出。O. Berne’s证明了在受到3000 Gy剂量的辐射后，其所测试的EDFA的增益将会衰减10 dB。但是他认为，实际空间通信系统中，EDFA将被铝板保护，因而其实际上相当于只受到60 Gy剂量的辐射，而这样的辐射对于EDFA的影响是很微弱的。但事实上，铝板只是对于电子辐射有较好的屏蔽作用，而对于其他高能粒子（如伽马粒子）的辐射的抵抗效果不大。并且按照航天领域惯有的冗余设计理念，光通信系统的设计人员也不会采用这么低的辐射剂量进行设计。现有研究EDFA辐射特性的文献并不少，对于抗辐射EDFA的研究也更多依靠实验对材质进行改变，缺乏理论研究，且现有技术中没有给出符合实际系统的高抗辐射EDFA。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器及方法，通过将不同长度的掺铒光纤和功率可调泵浦激光器组合起来，实现了掺铒光纤放大器的配置随辐射剂量动态调整的放大器，能够明显地提高掺铒光纤放大器的抗辐射能力，减少掺铒光纤放大器增益由于受到辐射而引起的衰减。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

根据本发明提出的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器，包括接收模块、泵浦发射模块、辐射探测模块、控制模块、1×n第一光开关、1×n第二光开关、n根长度不同的掺铒光纤和合路器，n为大于或者等于2的整数；其中， 

接收模块用于接收空间中的激光信号，该激光信号依次经1×n第一光开关、并行排列的n根掺铒光纤后输入至合路器；

泵浦发射模块用于输出泵浦光，该泵浦光依次经1×n第二光开关、并行排列的n根掺铒光纤后输入至合路器； 

辐射探测模块用于探测空间中的辐射功率并发送至控制模块； 

所述控制模块包括存储单元、处理单元和选通单元；其中，

存储单元用于预先存储n根长度不同的掺铒光纤以及各自对应的辐射剂量；

处理单元用于将接收的辐射功率经处理得到累计辐射剂量；

选通单元用于当累计辐射剂量达到预先存储的某一辐射剂量时，选通与该辐射剂量所对应的掺铒光纤，使得激光信号和泵浦光均通过该选通的掺铒光纤输入至合路器。 

作为本发明的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器的进一步优化的方案，所述掺铒光纤的长度的选取：预先选定不同辐射剂量与初始泵浦光功率，此时掺铒光纤放大器的最大增益对应的最佳光纤长度即为该辐射剂量下对应掺铒光纤的长度。

作为本发明的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器的进一步优化的方案，所述控制模块还用于控制泵浦光的功率，通过提高泵浦光的功率来提高掺铒光纤放大器的增益。

作为本发明的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器的进一步优化的方案，所述接收模块为接收天线，所述泵浦发射模块为泵浦激光器，所述辐射探测模块为辐射探测器，所述控制模块为微型计算机。

作为本发明的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器的进一步优化的方案，所述泵浦激光器输出波长为980纳米的泵浦光。

作为本发明的一种具有高抗辐射特性的掺铒光纤放大器的进一步优化的方案，所述辐射探测器为半导体电探测器。