空间光通信用耐辐照掺铒/铒镱共掺光纤研究进展
发布时间：2021-06-22 03:45
掺铒和铒镱共掺光纤放大器具有抗电磁干扰、紧凑轻质、电光转换效率高、免调试维护等优势,在空间光通信系统中发挥着重要作用.然而,当光纤放大器长时间暴露在地球空间轨道恶劣的辐照环境中时,会受到宇宙中带电粒子和高能电磁辐射的综合作用,尤其是增益光纤在辐照环境会引起辐照损伤导致激光放大性能失效,严重制约它在空间光通信领域的应用.该文简要介绍了太空辐照环境中辐照导致光纤性能下降的现象与问题,然后从辐照效应的产生机理、影响光纤耐辐照性能的因素、辐照加固方法三方面详细阐述了耐辐照掺铒和铒镱共掺光纤的研究进展,最后对其未来的研究趋势进行了展望.
【文章来源】：应用科学学报. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
不同组分掺杂光纤的RIA[12]
研究表明，空间辐射对光纤材料的影响主要是总电离剂量（total ionizing dose,TID）和位移损伤剂量（displacement damage dose,DDD）效应[9].DDD效应是指带电粒子碰撞到光纤材料内部原子上并将原子击出原位，导致材料产生晶格缺陷.地球辐射带捕获的质子和太阳耀斑是位移损伤效应的主要来源.TID效应是指带电粒子辐射引起的电离物质的累积效应.当剂量率较低时，光纤的辐射衰减仅由总辐射剂量决定，而与剂量率无关.电离是由于TID效应中的高能带电粒子被材料中的点缺陷捕获而引起的.1.2 空间辐照导致的现象与问题
光纤放大器的增益为输出信号与输入信号的比值，它是衡量光纤放大器放大能力的指标参数.空间辐照环境对EDF和EYDF的最直接影响是导致其增益放大性能显著下降.法国里昂大学的Ladaci等[13]通过模拟和实验研究分析了辐照对EDF增益放大性能的影响.如图3(a）所示，当辐照从0 krad增加到52 krad时，EDF的增益明显下降，说明空间辐照会严重影响光纤放大器的增益放大性能.哈尔滨工业大学的李等[14]则研究了辐照对EYDF增益性能的影响规律.从图3(b）中可以看出，EYDF的增益呈现明显的线性下降趋势.EYDF经过40 krad辐射后增益降低了17.6 dB，明显高于EDF，说明EYDF比EDF的耐辐照性能更差这主要是因为Yb3+的存在使得光纤在辐射过程中产生更多的色心，导致光纤RIA增加，从而使光纤放大器的增益下降得更加严重.1.2.3 荧光光谱变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤激光器辐照性能实验研究[J]. 池俊杰,姜诗琦,张琳,于淼,王军龙. 激光与光电子学进展. 2018(06)
[2]空间光通信中EDFA的抗辐射技术的研究[J]. 王岩,李洪祚,郝子强. 激光与光电子学进展. 2013(07)
[3]光纤辐射致衰减效应[J]. 宋镜明,郭建华,王学勤,胡姝玲. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[4]高能粒子辐照二氧化硅玻璃E′色心形成机理研究[J]. 肖中银,王廷云,罗文芸,王子华. 物理学报. 2008(04)
博士论文
[1]石英玻璃及石英光纤的抗辐射性能研究[D]. 邓涛.武汉理工大学 2010
本文编号：3242049
【文章来源】：应用科学学报. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
不同组分掺杂光纤的RIA[12]
研究表明，空间辐射对光纤材料的影响主要是总电离剂量（total ionizing dose,TID）和位移损伤剂量（displacement damage dose,DDD）效应[9].DDD效应是指带电粒子碰撞到光纤材料内部原子上并将原子击出原位，导致材料产生晶格缺陷.地球辐射带捕获的质子和太阳耀斑是位移损伤效应的主要来源.TID效应是指带电粒子辐射引起的电离物质的累积效应.当剂量率较低时，光纤的辐射衰减仅由总辐射剂量决定，而与剂量率无关.电离是由于TID效应中的高能带电粒子被材料中的点缺陷捕获而引起的.1.2 空间辐照导致的现象与问题
光纤放大器的增益为输出信号与输入信号的比值，它是衡量光纤放大器放大能力的指标参数.空间辐照环境对EDF和EYDF的最直接影响是导致其增益放大性能显著下降.法国里昂大学的Ladaci等[13]通过模拟和实验研究分析了辐照对EDF增益放大性能的影响.如图3(a）所示，当辐照从0 krad增加到52 krad时，EDF的增益明显下降，说明空间辐照会严重影响光纤放大器的增益放大性能.哈尔滨工业大学的李等[14]则研究了辐照对EYDF增益性能的影响规律.从图3(b）中可以看出，EYDF的增益呈现明显的线性下降趋势.EYDF经过40 krad辐射后增益降低了17.6 dB，明显高于EDF，说明EYDF比EDF的耐辐照性能更差这主要是因为Yb3+的存在使得光纤在辐射过程中产生更多的色心，导致光纤RIA增加，从而使光纤放大器的增益下降得更加严重.1.2.3 荧光光谱变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤激光器辐照性能实验研究[J]. 池俊杰,姜诗琦,张琳,于淼,王军龙. 激光与光电子学进展. 2018(06)
[2]空间光通信中EDFA的抗辐射技术的研究[J]. 王岩,李洪祚,郝子强. 激光与光电子学进展. 2013(07)
[3]光纤辐射致衰减效应[J]. 宋镜明,郭建华,王学勤,胡姝玲. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[4]高能粒子辐照二氧化硅玻璃E′色心形成机理研究[J]. 肖中银,王廷云,罗文芸,王子华. 物理学报. 2008(04)
博士论文
[1]石英玻璃及石英光纤的抗辐射性能研究[D]. 邓涛.武汉理工大学 2010
本文编号：3242049
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