【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，屬于衛(wèi)星空間光通信。
技術(shù)介紹
1、衛(wèi)星星座的不斷發(fā)展和組網(wǎng)需求，促進(jìn)了衛(wèi)星空間光通信技術(shù)的研究和應(yīng)用。隨著深空探測(cè)任務(wù)的增多，地球與深空探測(cè)器之間的通信距離極遠(yuǎn)，信號(hào)衰減嚴(yán)重，空間光通信憑借其高方向性和高能量集中度，可以在長(zhǎng)距離傳輸中保持較好的性能。
2、衛(wèi)星空間光通信也面臨一些挑戰(zhàn)，高功率光源及其高碼率調(diào)制技術(shù)就是其中之一。光纖放大器作為光源的核心組部件，必須無(wú)故障工作時(shí)間大于8年，長(zhǎng)壽命高可靠度，所以亟需解決這些挑戰(zhàn)。
3、衛(wèi)星空間光通信用光纖放大器全生命周期內(nèi)處于真空低氣壓、高能粒子輻照的環(huán)境中，同時(shí)光纖放大器的熱耗全部通過底面耦合進(jìn)衛(wèi)星熱沉，由于低軌衛(wèi)星每90分鐘繞地球一圈，導(dǎo)致衛(wèi)星熱沉溫度每90分鐘一次循環(huán)。根據(jù)不同軌道，環(huán)境惡劣時(shí)，衛(wèi)星熱沉溫度差會(huì)達(dá)到60℃。
4、在滿足以上工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，衛(wèi)星空間光通信用光纖放大器需要在滿足低功率(-8dbm)輸入信號(hào)光的同時(shí)，輸出5w以上信號(hào)功率。
5、例如中國(guó)專利公告號(hào)cn210296856u，公開了一種單頻單模單偏振的光纖激光放大器和激光系統(tǒng)，該光纖激光放大器包括種子源激光器、第一級(jí)放大結(jié)構(gòu)、保偏模匹器、隔離濾波結(jié)構(gòu)、第二級(jí)放大結(jié)構(gòu)和輸出端。第一級(jí)放大結(jié)構(gòu)用于將種子源激光器發(fā)射的激光進(jìn)行單級(jí)雙程增益放大。保偏模匹器用于將第一級(jí)放大結(jié)構(gòu)放大后的激光導(dǎo)入至隔離濾波結(jié)構(gòu)，對(duì)激光進(jìn)行隔離和濾波。第二級(jí)放大結(jié)構(gòu)包括第一增益光纖，第一增益光纖呈u型并連接隔離濾波結(jié)構(gòu)和輸出端，
6、因此，為了滿足衛(wèi)星空間光通信的指標(biāo)及工作環(huán)境要求，需要提出一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，用于衛(wèi)星空間光通信，具備高可靠性、長(zhǎng)壽命、抗輻照等特點(diǎn)，在滿足低功率(-8dbm)輸入信號(hào)光的同時(shí)，輸出5w以上信號(hào)功率。
2、本專利技術(shù)所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，包括：
3、輸入部分：包括互為備份的第一輸入端和第二輸入端；光纖耦合器、輸入光隔離器；
4、第一級(jí)光纖放大部分：包括依次排列的第一級(jí)鐿離子光纖、第一級(jí)泵浦光耦合器、第一級(jí)輸出隔離器和第一級(jí)光纖耦合器；
5、第二級(jí)光纖放大部分：包括依次排列的第二級(jí)泵浦光耦合器、第二級(jí)鐿離子光纖、第二級(jí)輸出隔離器和第二級(jí)光纖耦合器；
6、第三級(jí)光纖放大部分：包括依次排列的第三級(jí)泵浦光耦合器、第三級(jí)鐿離子光纖和泵浦光濾除器，所述第三級(jí)鐿離子光纖上安裝有空間光耦合器。
7、通過第一級(jí)鐿離子光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)低輸入光信號(hào)的高增益放大，通過第二級(jí)鐿離子光纖及第三級(jí)鐿離子光纖實(shí)現(xiàn)功率放大，滿足衛(wèi)星空間光通信所需功率，通過第一級(jí)泵浦光耦合器、第二級(jí)泵浦光耦合器及第三級(jí)泵浦光耦合器的泵浦激光器備份、光電探測(cè)器備份增加光纖放大器的無(wú)故障工作時(shí)長(zhǎng)，通過第一級(jí)光纖耦合器及第二級(jí)光纖耦合器返回光監(jiān)測(cè)保護(hù)前級(jí)光放光纖器件，最終大大提升了光纖放大器的長(zhǎng)壽命可靠度。
8、優(yōu)選的，所述第一級(jí)泵浦光耦合器連接有保偏合束器，所述保偏合束器連接有兩支泵浦激光器，兩支泵浦激光器輸出的泵浦光通過保偏合束器耦合進(jìn)一根光纖，再由第一級(jí)泵浦光耦合器耦合進(jìn)第一級(jí)鐿離子光纖。
9、第一級(jí)泵浦光耦合器與保偏合束器相連，保偏合束器與兩支泵浦激光器相連，實(shí)現(xiàn)泵浦激光器的備份。
10、優(yōu)選的，所述第一級(jí)鐿離子光纖為抗輻照光纖。
11、優(yōu)選的，所述第一級(jí)輸出隔離器的輸出端輸出功率監(jiān)測(cè)、返回光監(jiān)測(cè)通過2*2第一級(jí)光纖耦合器實(shí)現(xiàn)，2*2第一級(jí)光纖耦合器的監(jiān)測(cè)端連接有1*2第一級(jí)光纖耦合器一、第一級(jí)光纖耦合器二，第一級(jí)光纖耦合器一、第一級(jí)光纖耦合器二的兩個(gè)輸出端分別連接有第一級(jí)光電探測(cè)器一、第一級(jí)光電探測(cè)器二和第一級(jí)光電探測(cè)器三、第一級(jí)光電探測(cè)器四，第一級(jí)光電探測(cè)器一與第一級(jí)光電探測(cè)器二、第一級(jí)光電探測(cè)器三與第一級(jí)光電探測(cè)器四分別互為備份。
12、在此，第一級(jí)光纖耦合器的分光比為1:99，第一級(jí)光纖耦合器一、第一級(jí)光纖耦合器二的分光比為50:50。
13、優(yōu)選的，所述第二級(jí)泵浦光耦合器連接有兩個(gè)泵浦激光器，兩個(gè)泵浦激光器互為備份。兩個(gè)泵浦激光器為多模915nm泵浦激光器。
14、優(yōu)選的，所述第二級(jí)輸出隔離器的輸出端輸出功率監(jiān)測(cè)、返回光監(jiān)測(cè)通過2*2第二級(jí)光纖耦合器實(shí)現(xiàn)，2*2第二級(jí)光纖耦合器的監(jiān)測(cè)端連接有1*2第二級(jí)光纖耦合器一、第二級(jí)光纖耦合器二，第二級(jí)光纖耦合器一、第二級(jí)光纖耦合器二的兩個(gè)輸出端分別連接有第二級(jí)光電探測(cè)器一、第二級(jí)光電探測(cè)器二和第二級(jí)光電探測(cè)器三、第二級(jí)光電探測(cè)器四，第二級(jí)光電探測(cè)器一與第二級(jí)光電探測(cè)器二、第二級(jí)光電探測(cè)器三與第二級(jí)光電探測(cè)器四分別互為備份。
15、優(yōu)選的，所述第二級(jí)鐿離子光纖為抗輻照雙包層光纖。
16、優(yōu)選的，所述第三級(jí)泵浦光耦合器連接有六個(gè)泵浦激光器，六個(gè)泵浦激光器中三個(gè)一組分為兩組，兩組泵浦激光器互為備份。六個(gè)泵浦激光器為多模915nm泵浦激光器。
17、優(yōu)選的，所述第三級(jí)鐿離子光纖為雙包層光纖，纖芯直徑10μm，包層直徑125μm。
18、優(yōu)選的，所述空間光耦合器安裝在第三級(jí)鐿離子光纖上，空間光耦合器上安裝有兩個(gè)光電探測(cè)器，兩個(gè)光電探測(cè)器監(jiān)測(cè)第三級(jí)鐿離子光纖芯光亮度并互為備份。
19、進(jìn)一步，通過光電探測(cè)器備份增加光纖放大器的無(wú)故障工作時(shí)長(zhǎng)。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
21、本專利技術(shù)提供的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器通過第一級(jí)鐿離子光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)低輸入光信號(hào)的高增益放大，通過第二、三級(jí)鐿離子光纖實(shí)現(xiàn)功率放大，滿足衛(wèi)星空間光通信所需功率，通過泵浦激光器備份、光電探測(cè)器備份增加光纖放大器的無(wú)故障工作時(shí)長(zhǎng)，通過返回光監(jiān)測(cè)保護(hù)前級(jí)光放光纖器件，最終大大提升了光纖放大器的長(zhǎng)壽命可靠度。
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1.一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)泵浦光耦合器(6)連接有保偏合束器(61)，所述保偏合束器(61)連接有兩支泵浦激光器，兩支泵浦激光器輸出的泵浦光通過保偏合束器(61)耦合進(jìn)一根光纖，再由第一級(jí)泵浦光耦合器(6)耦合進(jìn)第一級(jí)鐿離子光纖(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)鐿離子光纖(5)為抗輻照光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)輸出隔離器(7)的輸出端輸出功率監(jiān)測(cè)、返回光監(jiān)測(cè)通過第一級(jí)光纖耦合器(8)實(shí)現(xiàn)，第一級(jí)光纖耦合器(8)的監(jiān)測(cè)端連接有第一級(jí)光纖耦合器一(81)、第一級(jí)光纖耦合器二(82)，第一級(jí)光纖耦合器一(81)的輸出端連接有第一級(jí)光電探測(cè)器一(811)、第一級(jí)光電探測(cè)器二(812)，第一級(jí)光纖耦合器二(82)的輸出端連接有第一級(jí)光電探測(cè)器三(821)、第一級(jí)光電探測(cè)器四
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第二級(jí)泵浦光耦合器(9)連接有兩個(gè)泵浦激光器，兩個(gè)泵浦激光器互為備份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第二級(jí)輸出隔離器(11)的輸出端輸出功率監(jiān)測(cè)、返回光監(jiān)測(cè)通過第二級(jí)光纖耦合器(12)實(shí)現(xiàn)，第二級(jí)光纖耦合器(12)的監(jiān)測(cè)端連接有第二級(jí)光纖耦合器一(121)、第二級(jí)光纖耦合器二(122)，第二級(jí)光纖耦合器一(121)的輸出端連接有第二級(jí)光電探測(cè)器一(1211)、第二級(jí)光電探測(cè)器二(1212)，第二級(jí)光纖耦合器二(122)的輸出端連接有第二級(jí)光電探測(cè)器三(1221)、第二級(jí)光電探測(cè)器四(1222)，第二級(jí)光電探測(cè)器一(1211)與第二級(jí)光電探測(cè)器二(1212)、第二級(jí)光電探測(cè)器三(1221)與第二級(jí)光電探測(cè)器四(1222)分別互為備份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第二級(jí)鐿離子光纖(10)為抗輻照雙包層光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第三級(jí)泵浦光耦合器(13)連接有六個(gè)泵浦激光器，六個(gè)泵浦激光器中三個(gè)一組分為兩組，兩組泵浦激光器互為備份。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第三級(jí)鐿離子光纖(14)為雙包層光纖，纖芯直徑10μm，包層直徑125μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述空間光耦合器(16)安裝在第三級(jí)鐿離子光纖(14)上，空間光耦合器(16)上安裝有兩個(gè)光電探測(cè)器，兩個(gè)光電探測(cè)器監(jiān)測(cè)第三級(jí)鐿離子光纖(14)纖芯光亮度并互為備份。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)泵浦光耦合器(6)連接有保偏合束器(61)，所述保偏合束器(61)連接有兩支泵浦激光器，兩支泵浦激光器輸出的泵浦光通過保偏合束器(61)耦合進(jìn)一根光纖，再由第一級(jí)泵浦光耦合器(6)耦合進(jìn)第一級(jí)鐿離子光纖(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)鐿離子光纖(5)為抗輻照光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第一級(jí)輸出隔離器(7)的輸出端輸出功率監(jiān)測(cè)、返回光監(jiān)測(cè)通過第一級(jí)光纖耦合器(8)實(shí)現(xiàn)，第一級(jí)光纖耦合器(8)的監(jiān)測(cè)端連接有第一級(jí)光纖耦合器一(81)、第一級(jí)光纖耦合器二(82)，第一級(jí)光纖耦合器一(81)的輸出端連接有第一級(jí)光電探測(cè)器一(811)、第一級(jí)光電探測(cè)器二(812)，第一級(jí)光纖耦合器二(82)的輸出端連接有第一級(jí)光電探測(cè)器三(821)、第一級(jí)光電探測(cè)器四(822)，第一級(jí)光電探測(cè)器一(811)與第一級(jí)光電探測(cè)器二(812)、第一級(jí)光電探測(cè)器三(821)與第一級(jí)光電探測(cè)器四(822)分別互為備份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的1064nm光纖放大器，其特征在于，所述第二級(jí)泵浦光耦合器(9)連接有兩個(gè)泵浦激光器，兩個(gè)泵浦激光器互為備份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于衛(wèi)星空間光通信的10...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊亮，劉婷婷，王艷娟，李園園，陳景昌，劉書龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東中科際聯(lián)光電集成技術(shù)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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