空间辐照下激光通信终端掺铒光纤辐射衰减研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuzhuyuansu
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随着卫星光通信的迅速发展,以掺铒光纤激光器(EDFL)、掺铒光纤放大器(EDFA)为代表的掺铒光纤器件在太空中的应用也越来越多。由于太空环境十分恶劣且复杂多变,会对星上终端的器件造成很严重的影响。太空各种恶劣环境中,对掺铒光纤器件影响最大的是空间辐射环境,而空间辐射环境对掺铒光纤器件中的掺铒光纤(EDF)影响最大。空间辐射会造成掺铒光纤的辐射损耗,使光纤器件的性能变差,甚至可能对其造成永久性的损坏,使终端的工作受到非常严重的影响。因此,研究空间辐照下星上终端掺铒光纤的辐射衰减是很有必要的。本论文首先讨论了掺铒光纤辐射衰减的背景和研究意义,然后介绍了空间的辐射环境,并简单介绍了国内关于光纤辐照衰减的研究现状。之后从掺铒光纤的放大机理出发,分析了目前最常用的光纤抗辐照方法,并分析了不同的辐射粒子对光纤器件的辐射效应,再简单介绍分析了常见的光纤辐射衰减模型。然后通过对不同因素(辐照条件、温度、工作波长、光功率、光纤长度和掺杂浓度等)下的掺铒光纤辐射衰减损耗进行具体的机理分析,并得到合理的实验条件,通过对模型进行仿真,分析不同因素下的光纤在低轨、中轨和高轨剂量下的辐射衰减的关系;通过对现有的模型进行推导和分析,得到整合后的半经验模型。最后通过60Co辐射源对三种不同浓度的掺铒光纤和铒镱共掺光纤(EYDF)进行不同轨道剂量下辐照实验,对实验结果进行分析,通过幂律模型和整合的半经验模型进行实验数据的拟合,分析和比较这两种模型的拟合度。并通过半经验模型对光纤在低轨、中轨和高轨的实际空间环境下的寿命进行预测和评估。本文较为全面深入的分析了不同因素对光纤辐照衰减的影响,从模型的整合和机理的分析出发,得到不同因素对光纤辐射衰减的变化规律,并通过实验分析其衰减规律,为预测星上终端掺铒光纤的使用寿命提供了参考和理论基础。
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