專利名稱：一種抗輻射的寬譜光纖光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種寬帶光纖光源，更特別地說，涉及一種基于邊緣濾波技術的抗輻射寬帶光纖光源。
背景技術：
摻鉺光纖普遍應用在超熒光光纖光源，光纖激光器和摻鉺光纖放大器等光學器件中。以上光學器件由于高可靠性和低熱敏感系數(shù)而具有獨特的優(yōu)勢，因此被廣泛應用于光纖通信和傳感領域。近年來，摻鉺光纖器件在太空環(huán)境中的應用越來越多的引起人們的關注。但太空充滿宇宙射線的特殊環(huán)境必須引起人們重視，其中高能輻射粒子對摻鉺光纖特性和其它波導器件工作性能的影響尤為顯著，它們可能改變這些光電器件的工作特性，縮短工作壽命，甚至使之失效。因此對抗輻射光纖器件和系統(tǒng)在太空環(huán)境中應用的研究變得尤為重要。目前對摻鉺光纖光學器件抗輻照問題的解決大都采用被動防護的方法，而沒有從本質上探索解決器件抗輻照問題。被動防護法雖然能通過加重金屬屏蔽來提高其抗輻射性能，但在空間應用中過多的質量增加是不允許的。通過研究不同輻照計量下輸出光譜的變化，發(fā)現(xiàn)輻照劑量對摻鉺光纖光源輸出原始譜在1560nm長波處變化比較劇烈，因此通過在普通雙程后向光路部分加特殊的濾波器濾掉輸出光譜中隨輻照劑量變化劇烈的1560nm波段光譜，保留相對穩(wěn)定的1531nm波段作為輸出，這樣便大大提高了輸出光譜的輻照穩(wěn)定性。另外，輻照條件下?lián)姐s光纖產(chǎn)生色心， 色心的形成使摻鉺光纖損耗增大。泵浦光和ASE信號的混合光在摻鉺光纖中傳播，兩者的損耗都會影響輸出超熒光的功率和光譜。研究發(fā)現(xiàn)，摻鉺光纖中泵浦光的損耗是引起輸出超熒光功率和光譜變化的主要原因，因此，通過控制摻鉺光纖中實際泵浦光功率大小可實現(xiàn)輻照條件下光源的穩(wěn)定輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗輻射的寬譜光纖光源，該寬譜光纖光源利用980nm監(jiān)控探測器的輸出電信號作為反饋調(diào)節(jié)的依據(jù)，利用負反饋閉環(huán)控制原理調(diào)節(jié)驅動電流控制輸出ASE光的功率和平均波長的穩(wěn)定，從而在不增加光源系統(tǒng)重量的前提下，用主動防護技術很好的解決了寬譜光源抗輻射問題。本發(fā)明的一種抗輻射的寬譜光纖光源，其寬譜光纖光源中光路部分包括有980nm 泵浦光源(1) >980nm/1550nm的第一波分復用器(2)、摻鉺光纖(3) ,980nm/1550nm的第二波分復用器G)、反射鏡(5)、濾波器(6)和光隔離器(7)；寬譜光纖光源中電路部分包括有 980nm監(jiān)控探測器(8)、光信號采集電路(9)、微處理器(12)、數(shù)字恒流源(11)和自動溫控電路(10)；其中，所述的980nm/1550nm的第一波分復用器O)與980nm/1550nm的第二波分復用器的結構相同；波長為980nm的泵浦光源(1)尾纖與工作波長為980nm/1550nm的第一波分復用器O)的A端熔接，波長為980nm/1550nm的第一波分復用器O)的B端與摻鉺光纖(3) 的一端熔接，摻鉺光纖(3)的另一端與980nm/1550nm的第二波分復用器的A端熔接， 980nm/1550nm的第二波分復用器的B端與反射鏡(5)熔接；980nm/1550nm的第二波分復用器的C端與980nm監(jiān)控探測器(8)熔接；980nm/1550nm的第一波波分復用器O)的C端與濾波器(6)的入纖熔接，濾波器 (6)的出纖與光隔離器(7)的入纖熔接，光隔離器(7)的出纖端作為ASE信號光04)輸出。本發(fā)明一種抗輻射的寬譜光纖光源的優(yōu)點在于1、當外界環(huán)境輻照條件變化引起光源平均波長和輸出功率變化時，反映在通過鉺纖后的殘余980nm泵浦光功率的變化，980nm監(jiān)控探測器8監(jiān)測殘余光的變化，同時把采集到的電壓信號的變化與參考信號比較從而得到控制信號，控制信號結合光源系統(tǒng)溫控電路通過改變驅動電流來穩(wěn)定輻射環(huán)境下的平均波長和輸出功率。輻射環(huán)境測試中，在25°C 溫度恒定，輻照劑量率0. lrad/s，輻照總劑量50Krad下測得不同輻照劑量下輸出光譜的變化。計算得出，平均波長穩(wěn)定性為12.5ppm/Krad，輸出光功率變化不大于5%，表現(xiàn)出很好的抗輻射特性。2、濾波器濾掉在輻射環(huán)境中變化比較劇烈的1560nm長波波段的信號光輸出 1531nm波段高斯光譜，該波段光譜在輻照環(huán)境中表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。3、寬譜全反射鏡用于反射前向自發(fā)輻射超熒光，調(diào)節(jié)輸出光譜的同時增強光源輸出超熒光功率；光源輸出功率大小可根據(jù)實際需要進行調(diào)整。4、本發(fā)明寬譜光纖光源采用C8051F060微控制器，減少了外設芯片的數(shù)量，簡化電路硬件設計。


圖1是本發(fā)明抗輻射的寬譜光纖光源采用數(shù)字光控的結構框圖。圖2A是本發(fā)明寬譜光纖光源中微處理器的電路原理圖。圖2B是本發(fā)明寬譜光纖光源中光信號采集電路的原理圖。圖2C是本發(fā)明寬譜光纖光源中光源驅動電路的原理圖。圖3是本發(fā)明自動溫控電路的電路原理圖。圖4A是本發(fā)明抗輻射的寬譜光纖光源所用邊緣濾波器的濾波譜。圖4B是本發(fā)明抗輻射的寬譜光纖光源輸出的高斯光譜。圖5A是本發(fā)明抗輻射的寬譜光纖光源在不同輻照劑量下輸出光譜的變化。圖5B是本發(fā)明抗輻射的寬譜光纖光源在不同輻照劑量下輸出光功率的變化。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。參見圖1所示，本發(fā)明是一種抗輻射的寬譜光纖光源，其中，寬譜光纖光源中光路部分包括有980nm泵浦光源1、980nm/ 1550nm的第一波分復用器2、摻鉺光纖3、 980nm/1550nm的第二波分復用器4、反射鏡5、濾波器6和光隔離器7 ；寬譜光纖光源中電路部分包括有980nm監(jiān)控探測器8、光信號采集電路9、微處理器12、數(shù)字恒流源11和自動溫控電路10。其中，所述的980nm/1550nm的第一波分復用器2與980nm/1550nm的第二波分復用器4的結構相同。( 一 ) 980nm 泵浦光源 1在本發(fā)明中，980nm的泵浦光源1用于輸出980nm的泵浦光21。( 二 ) 980nm/1550nm 的第一波分復用器 2在本發(fā)明中，980nm/1550nm的第一波分復用器2第一方面將980nm的泵浦光21耦合進摻鉺光纖3 ；第二方面將ASE (amplified spontaneous emission放大的自發(fā)輻射)信號光M傳輸給濾波器6。(三)摻鉺光纖3在本發(fā)明中，摻鉺光纖3第一方面被980nm的泵浦光21泵浦后，鉺離子放大自發(fā)輻射輸出980nm/1550nm的混合光31 ；第二方面對反射光23進行光放大后輸出ASE信號光 24。(四)98Onmzl55Onm的第二波分復用器4在本發(fā)明中，980nm/1550nm的第二波分復用器4第一方面將980nm/1550nm的混合光31分離出殘余980nm的泵浦光25輸出給980nm監(jiān)控探測器8 ；第二方面將980nm/1550nm 的混合光31分離出前向自發(fā)輻射信號光22輸出給反射鏡5。(五)反射鏡5在本發(fā)明中，反射鏡5用于將前向自發(fā)輻射信號光22進行反射，得到反射后的前向自發(fā)輻射信號光23 (簡稱為反射光23)，反射鏡5能夠提高輸出光功率，改善光譜特性；。在本發(fā)明中，反射鏡5可以選取波長選擇反射鏡或者是寬譜全反射鏡。如上海翰宇公司的FRDMR-15-1-2-NE型反射鏡。(六)濾波器6在本發(fā)明中，濾波器6對ASE信號光M濾掉在輻射環(huán)境中變化比較劇烈的1560nm 長波波段的信號光，從而得到相對穩(wěn)定的1531nm波段高斯光譜輸出給光隔離器7。在本發(fā)明中，濾波器6起截止濾波作用。濾波器6的通帶濾波范圍為1510nm 1537. 5nm。濾波器6選用ADF公司1553 1537. 5濾波器。在本發(fā)明中，濾波器6起截止濾波作用，濾掉在輻射環(huán)境中變化比較劇烈的 1560nm波段的信號光從而得到相對穩(wěn)定的1531nm波段的高斯光譜輸出給光隔離器7。濾波器6的濾波譜和光源的輸出光譜如圖4A和圖4B。圖4A濾波器濾波光譜保證1510nm 1537. 5nm波段范圍內(nèi)的光可以無損耗透過，1537. 5nm之后的光不同程度的損耗性透過，因此1560nm波段附近的信號光透過時被選擇性濾除。圖4B即為ASE信號光M通過濾波器 6后的153Inm波段的輸出光譜。(七)光隔離器7在本發(fā)明中，光隔離器7用于保證相對穩(wěn)定的1531nm波段的高斯光譜為單向傳輸?shù)耐瑫r消除反饋光對光源系統(tǒng)的影響，降低摻鉺光纖的放大噪聲，從而輸出具有抗輻射的
覓譜光。(八)980nm監(jiān)控探測器8在本發(fā)明中，980nm監(jiān)控探測器8用于將殘余980nm的泵浦光25轉換成電流信號 &輸出給光信號采集電路9。在本發(fā)明中，980nm監(jiān)控探測器8監(jiān)控通過摻鉺光纖后的殘余980nm泵浦光，監(jiān)測和控制輻照環(huán)境下?lián)姐s光纖實際泵浦光的大小。如PHOTOP公司KTPM-M-A-05-2-250S-N型監(jiān)控探測器，工作波長930nm 1030nm波段，響應度40mA/W，插入損耗0. 6dB。(九)光信號采集電路9在本發(fā)明中，光信號采集電路9對接收的電流信號進行電流轉電壓處理后輸出電壓信號f2給微處理器12。(十)微處理器12微處理器12第一方面接收光信號采集電路9輸出的電壓信號& ；第二方面將電壓信號f2與片上設定的基準電壓fo進行比較，若f2 ( fy則產(chǎn)生用于增加數(shù)字恒流源11的
驅動電流控制信號4，且/3 = (/。/2)+^7若f2 > fo，則產(chǎn)生用于減小數(shù)字恒流源11的
2 65536
驅動電流控制信號f3，且/3=·^^+^7。
2 65536(十一)數(shù)字恒流源11在本發(fā)明中，數(shù)字恒流源11依據(jù)驅動電流控制信號f3對泵浦光源1的驅動電流進行調(diào)節(jié)。(十二)自動溫控電路10在本發(fā)明中，自動溫度電路10用于調(diào)節(jié)泵浦光源1的管心溫度，使泵浦光源1工作在穩(wěn)定的環(huán)境溫度(25 °C )下。參見圖1所示，本發(fā)明的一種抗輻射的寬譜光纖光源的光路連接關系為波長為980nm的泵浦光源1尾纖與工作波長為980nm/1550nm的第一波分復用器2 的A端熔接，波長為980nm/1550nm的第一波分復用器2的B端與摻鉺光纖3的一端熔接， 摻鉺光纖3的另一端與980nm/1550nm的第二波分復用器4的A端熔接，980nm/1550nm的第二波分復用器4的B端與反射鏡5熔接；980nm/1550nm的第二波分復用器4的C端與980nm監(jiān)控探測器8熔接；980nm/1550nm的第一波波分復用器2的C端與濾波器6的入纖熔接，濾波器6的出纖與光隔離器7的入纖熔接，光隔離器7的出纖端作為ASE信號光輸出端；參見圖1、圖2A，圖2B，圖2C，圖3所示，980nm監(jiān)控探測器8的輸出電流信號與光信號采集電路9的-IN2引腳連接，光信號采集電路9的-mi引腳(輸出電壓信號f2) 與微處理器12的Aim引腳連接；微處理器12的DACl引腳(輸出驅動電流控制信號f3) 與數(shù)字恒流源11的-InB引腳連接；自動溫控電路10的RT引腳、GND 1引腳、TEC+引腳和 TEC-引腳與波長為980nm的泵浦光源1連接。參見圖1所示，本發(fā)明的一種抗輻射的寬譜光纖光源的光傳播方式包括有反饋回路傳播、雙程后向傳播和抗輻照-濾波傳播。(一 )反饋回路傳播在本發(fā)明中，反饋回路光傳播方式是指波長為980nm的泵浦光源1輸出980nm的泵浦光21，該980nm的泵浦光21順次經(jīng)第一波分復用器2、摻鉺光纖3后形成980nm/1550nm 的混合光31 ；該980nm/1550nm的混合光31經(jīng)980nm/1550nm的第二波分復用器4后輸出殘余980nm的泵浦光25 ；該殘余980nm的泵浦光25在980nm監(jiān)控探測器8中轉換成電流信號輸出；電流信號經(jīng)光信號采集電路9、微處理器12、數(shù)字恒流源11處理后最終作用到980nm泵浦光源1上。
在本發(fā)明中，反饋回路傳播能夠調(diào)節(jié)本發(fā)明寬譜光纖光源的980nm泵浦光功率， 使本發(fā)明寬譜光纖光源在強烈的輻照環(huán)境(50krad)下具有穩(wěn)定的功率和光譜輸出特性， 如圖5A所示，圖中為不同輻照劑量0 50. 4krad下輸出光譜的變化，在最大輻照劑量 50. 4krad下的輸出光譜形狀與輻照前相比幾乎沒有發(fā)生變化，經(jīng)測試，輸出功率變化小于 5%，如圖5B所示。(二)雙程后向傳播在本發(fā)明中，雙程后向光傳播方式是指980nm泵浦源1輸出的980nm泵浦光21經(jīng)第一波分復用器2耦合進摻鉺光纖3，摻鉺光纖3中鉺離子自發(fā)放大輻射最終輸出混合光 31，混合光31經(jīng)第二波分復用器4后輸出前向自發(fā)輻射信號光22，該前向自發(fā)輻射信號光 22經(jīng)反射鏡5反射后形成反射光23，該反射光23被第二波分復用器4耦合進摻鉺光纖3， 經(jīng)由摻鉺光纖3放大后最終形成后向的ASE信號光M。在本發(fā)明中，反射鏡5實現(xiàn)了對ASE信號光M光譜形狀的調(diào)節(jié)，使得雙程后向傳播的光的功率得以提高，同時保證了輸出譜形得到穩(wěn)定。(三)抗輻照-濾波傳播在本發(fā)明中，抗輻照-濾波光傳播方式是指ASE信號光M經(jīng)第一波分復用器2耦合進入濾波器6中，濾波器6將ASE信號光M進行濾波后輸出給光隔離器7 ；光隔離器7保證濾波后的信號光單向傳輸，隔離反饋光，從而輸出穩(wěn)定的抗輻射寬譜光。在輻照環(huán)境下的多路光譜傳播，雙程后向傳播保證了光源產(chǎn)生光功率足夠大和輸出光譜的穩(wěn)定的信號光；隨著輻照劑量的積累，本發(fā)明寬譜光纖光源內(nèi)部損耗開始變大，輸出光功率開始下降，輸出光譜形狀也隨之劣化，這時，反饋回路傳播通過監(jiān)測摻鉺光纖3中的實際泵浦光功率來調(diào)節(jié)驅動電流從而穩(wěn)定光源輸出光功率和輸出光譜；抗輻照-濾波傳播則通過濾波保證最終輸出光譜的穩(wěn)定性。最終，在輻照環(huán)境下三個信號光傳播方式共同作用，從而保證本發(fā)明寬譜光纖光源具有良好的抗輻照特性。參見圖1所示，本發(fā)明的一種抗輻射的寬譜光纖光源的電信號的傳播方式為980nm/1550nm第二波分復用器4的C端與980nm監(jiān)控探測器8連接，980nm監(jiān)控探測器8用于監(jiān)控980nm泵浦光通過摻鉺光纖后的殘余光功率Q5)在輻照環(huán)境中的變化， 將殘余光功率25轉換成電流信號輸出給光信號采集電路9 ；本發(fā)明中，微處理器12完成對外部信號的采集處理，輸出控制信號作用于泵浦源，從而改變980nm泵浦源1的驅動電流。在本發(fā)明的數(shù)字光控電路結構中，980nm/1550nm第二波分復用器4的C端接 980nm監(jiān)控探測器8，980nm監(jiān)控探測器8監(jiān)控980nm泵浦光通過摻鉺光纖后的殘余光功率 25在輻照環(huán)境中的變化，并將光功率變化信號轉化為電流信號電流信號經(jīng)光信號采集電路9的放大，轉換處理后輸出電壓信號f2 ；利用負反饋閉環(huán)控制原理，微處理器12將 980nm監(jiān)控探測器8轉化來的電壓信號f2的數(shù)字量與預先通過微處理器設定好的基準信號比較從而產(chǎn)生控制信號f3，控制信號f3作用于數(shù)字恒流源11，數(shù)字恒流源11結合光源自動溫控電路10控制980nm泵浦光源1的驅動電流變化從而保持輸出光譜和光功率在輻照環(huán)境下的穩(wěn)定性。在本發(fā)明中，信號采集處理部分的電路結構如圖2A、圖2B、圖2C所示微處理器 D2的1端經(jīng)電阻R32后聯(lián)接在運算放大器芯片N3的6端，該1端用于輸出調(diào)節(jié)電壓信號f3給數(shù)字恒流源；9端與運算放大器芯片N2的1端聯(lián)接，該9端用于接收光信號采集電路輸出的電壓信號f2 ；96端、97端、98端、99端分別與接口 X2的6端、5端、4端、2端聯(lián)接，且 97端與3. 3V電源之間聯(lián)接有電阻R24，7端、8端、10端、12端、23端分別接模擬地，11端、 13端、M端、觀端、37端，64端、90端分別接3. 3V電源，38端、63端、89端、100端分別接數(shù)字地，且37端與38端之間串聯(lián)有電容C45，63端與90端之間串聯(lián)有電容C44，100端與+5V 電源之間聯(lián)接有電阻R23。光信號采集電路9中，監(jiān)控探測器8輸出的電流信號f工與運算放大器芯片N2的6 端相聯(lián)，且該信號通過電阻R35、電阻R39、電阻R37后與微處理器的9端相聯(lián)；1端與模擬地之間接有二極管V3，且1端與微處理器的9端聯(lián)接，用于輸出電壓信號f2給微處理器D2。 2端經(jīng)電阻R37后與微處理器的9端相聯(lián)；3端經(jīng)電阻R41后接模擬地，4端接-5V電源，5 端經(jīng)電阻R36接模擬地，7端與6端之間串聯(lián)有電阻R35，且電阻R35的兩端接有電容C58， 8端接+5V電源。光源驅動電路用于接收微處理器輸出的調(diào)節(jié)電壓信號f3，調(diào)節(jié)電壓信號f3經(jīng)濾波電容C60后接模擬地，調(diào)節(jié)電壓信號f3經(jīng)電阻R31后接模擬地；調(diào)節(jié)電壓信號f3經(jīng)電阻 R32、電阻R34后與運算放大器芯片N3的1端聯(lián)接；1端與6端之間串聯(lián)有電阻R34，2端與 1端之間串聯(lián)有電阻R35，且2端經(jīng)電阻R36與激光器1連接，且2端經(jīng)電阻R36、電容C66 接模擬地，2端經(jīng)電阻R36、電容C67接模擬地；3端經(jīng)電阻R30接模擬地，4端接-5V電源， 5端經(jīng)電阻R33接模擬地，6端經(jīng)電阻R37接激光器1，7端與三極管V4的基極聯(lián)接，三極管 V4的發(fā)射極經(jīng)電阻R38后與激光器1聯(lián)接，三極管V4的集電極接-5V電源；8端接+5V電源。本發(fā)明的寬譜光纖光源的供電電壓為士5V。參見圖3所示，自動溫控電路10用于控制泵浦光源的管芯溫度。MAX1978芯片N4 的1端接泵浦光源1的TEC引腳，并經(jīng)電容C 19接模擬地，48端接泵浦光源1的TEC+引腳， 1端和48端經(jīng)電容C 14和電阻Rl相連，1端和6端經(jīng)電感L6相連，3端和5端相連接模擬地，4端和9端相連，6端經(jīng)電感L6和C 19接模擬地，7端，10端，11端相連接VDD (+5V)， 并通過電容C5接模擬地，14端和15端之間并聯(lián)電阻R7和電容R21，R5與C20串聯(lián)并與R6 并聯(lián)于15端和17端之間，16端接模擬地，18端接泵浦光源1的熱敏電阻引腳RT，19端經(jīng)過電阻R2接模擬地，經(jīng)過電阻R12接參考電壓REF(+1. 5V)，泵浦光源1的熱敏電阻引腳RT 經(jīng)電阻R4與參考電壓REF(+1. 5V)相接，25端與沈端相連接數(shù)字地，27端與30端相連接 VDD(+5v)，并通過電容C78接模擬地。28端和31端相連通過電感LlO接模擬地，32端，33 端接模擬地，38端接數(shù)字地。39端，40端，46端相連接參考電壓REF，并通過C17接模擬地。 41端通過R14和R13分別接數(shù)字地和參考電壓REF，43端，42端和44端相連通過電感L7 接+5V，47端接模擬地，并通過電阻Rl與48端相連。本發(fā)明一種抗輻射的寬譜光纖光源的原理通過研究不同輻照計量對摻鉺光纖光源輸出原始譜的雙峰結構的影響，發(fā)現(xiàn)輻照劑量的積累使光譜在1560nm的長波波段變化比較劇烈，因此通過在普通雙程后向光路部分加特殊的濾波器濾掉輸出光譜中隨輻照劑量變化劇烈的1560nm波段光譜，保留相對穩(wěn)定的1531nm波段作為輸出，這樣便大大提高了輸出光譜的輻照穩(wěn)定性。另外，輻照條件下?lián)姐s光纖中形成色心使摻鉺光纖損耗增大，損耗的大小正比于輻照總劑量。泵浦光和ASE信號光在摻鉺光纖中傳播，兩者的損耗都會影響輸出超熒光的功率和光譜。通過對不同輻照劑量下光源輸出光譜相對變化和不同泵浦功率下輸出光譜相對變化的對比，發(fā)現(xiàn)兩者在形狀上比較類似，于是得出以下結論不同輻照劑量下輸出光譜的變化主要是由于輻照對泵浦光功率的損耗而非對信號光損耗所引起的。因此，在輻照環(huán)境中，摻鉺光纖光源的驅動控制電路通過980nm監(jiān)控探測器采集980nm泵浦光通過摻鉺光纖后的殘余光功率為控制依據(jù)，利用負反饋閉環(huán)控制原理結合光源系統(tǒng)溫控電路，控制980nm泵浦光源的驅動電流變化從而保證輸出光譜和光功率在輻照環(huán)境下的穩(wěn)定性。 本發(fā)明在輻射環(huán)境測試中，溫度恒定，輻照劑量率0. lrad/s，輻照總劑量50krad 下測得不同輻照劑量下輸出光譜的變化，參見圖5A。計算得出，輸出光譜平均波長穩(wěn)定性為 12. 5ppm/Krad,輸出光功率變化不大于5%，參見圖5B。
權利要求
1.一種抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于寬譜光纖光源中光路部分包括有980nm 泵浦光源(1) >980nm/1550nm的第一波分復用器(2)、摻鉺光纖(3) ,980nm/1550nm的第二波分復用器G)、反射鏡(5)、濾波器(6)和光隔離器(7)；寬譜光纖光源中電路部分包括有 980nm監(jiān)控探測器(8)、光信號采集電路(9)、微處理器(12)、數(shù)字恒流源(11)和自動溫控電路(10)；其中，所述的980nm/1550nm的第一波分復用器O)與980nm/1550nm的第二波分復用器的結構相同；波長為980nm的泵浦光源(1)尾纖與工作波長為980nm/1550nm的第一波分復用器(2)的A端熔接，波長為980nm/1550nm的第一波分復用器O)的B端與摻鉺光纖(3)的一端熔接，摻鉺光纖(3)的另一端與980nm/1550nm的第二波分復用器的A端熔接， 980nm/1550nm的第二波分復用器的B端與反射鏡(5)熔接；980nm/1550nm的第二波分復用器⑷的C端與980nm監(jiān)控探測器⑶熔接；980nm/1550nm的第一波波分復用器O)的C端與濾波器(6)的入纖熔接，濾波器(6) 的出纖與光隔離器⑵的入纖熔接，光隔離器(7)的出纖端作為ASE信號光04)輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于反饋回路光傳播方式是指波長為980nm的泵浦光源(1)輸出980nm的泵浦光(21)，該980nm的泵浦光 (21)順次經(jīng)第一波分復用器O)、摻鉺光纖(3)后形成980nm/1550nm的混合光(31)；該 980nm/1550nm的混合光(31)經(jīng)980nm/1550nm的第二波分復用器(4)后輸出殘余980nm的泵浦光0 ；該殘余980nm的泵浦光0 在980nm監(jiān)控探測器(8)中轉換成電流信號輸出；電信號的處理經(jīng)光信號采集電路(9)、微處理器(12)、數(shù)字恒流源(11)后最后作用到 980nm泵浦光源(I)0
3.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于雙程后向光傳播方式是指980nm泵浦源(1)輸出的980nm泵浦光Ql)經(jīng)第一波分復用器(2)耦合進摻鉺光纖(3)，摻鉺光纖C3)中鉺離子自發(fā)放大輻射最終輸出混合光(31)，混合光(31)經(jīng)第二波分復用器(4)后輸出前向自發(fā)輻射信號光(22)，該前向自發(fā)輻射信號光0 經(jīng)反射鏡( 反射后形成反射光(23)，該反射光被第二波分復用器(4)耦合進摻鉺光纖(3)，經(jīng)由摻鉺光纖C3)放大后最終形成后向的ASE信號光04)。
4.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于抗輻照-濾波光傳播方式是指ASE信號光04)經(jīng)第一波分復用器( 耦合進入濾波器(6)中，濾波器(6)將 ASE信號光04)進行濾波后輸出給光隔離器(7)；光隔離器(7)保證濾波后的信號光單向傳輸，隔離反饋光，從而輸出穩(wěn)定的抗輻射的寬譜光。
5.根據(jù)權利1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于濾波器(6)起截止濾波作用，濾掉在輻射環(huán)境中變化比較劇烈的1560nm長波波段的信號光從而得到相對穩(wěn)定的 1531nm波段高斯光譜；濾波器(6)的通帶濾波范圍為1510nm-1537. 5nm。
6.根據(jù)權利1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于寬譜全反射鏡(5)用于反射前向自發(fā)輻射超熒光(22)，調(diào)節(jié)輸出光譜的同時增強光源輸出1531nm波段的超熒光功率。
7.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于980nm/1550nm第二波分復用器4的C端接980nm監(jiān)控探測器8，980nm監(jiān)控探測器8監(jiān)控980nm泵浦光通過摻鉺光纖后的殘余光功率25在輻照環(huán)境中的變化，并將光功率變化信號轉化為電流信號f”電流信號經(jīng)光信號采集電路9的放大，轉換處理后輸出電壓信號f2 ；利用負反饋閉環(huán)控制原理，微處理器12將980nm監(jiān)控探測器8轉化來的電壓信號f2的數(shù)字量與預先通過微處理器設定好的基準信號比較從而產(chǎn)生控制信號f3，控制信號f3作用于數(shù)字恒流源11，數(shù)字恒流源11結合光源自動溫控電路10控制980nm泵浦光源1的驅動電流變化從而保持輸出光譜和光功率在輻照環(huán)境下的穩(wěn)定性。
8.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于微處理器12第一方面接收光信號采集電路9輸出的電壓信號f2 ；第二方面將電壓信號f2與片上設定的基準電壓fo進行比較，若f2彡fo，則產(chǎn)生用于增加數(shù)字恒流源11的驅動電流控制信號f3，且/3 = (/。:,2)+7^7若f2 > &，則產(chǎn)生用于減小數(shù)字恒流源11的驅動電流控制信號f3，且 2 65536(Z2-Z0)1 2.52 65536 °
9.根據(jù)權利要求1所述的抗輻射的寬譜光纖光源，其特征在于在輻射環(huán)境測試中，溫度恒定，輻照劑量率0. lrad/s，輻照總劑量50krad下，輸出光譜平均波長穩(wěn)定性為 12. 5ppm/Krad，輸出光功率變化不大于5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗輻射的寬譜光纖光源，980nm泵浦光經(jīng)波分復用器耦合入摻鉺光纖中，經(jīng)鉺離子的自發(fā)放大輻射后輸出的混合光；混合光經(jīng)第二波分復用器、反射鏡后形成反射光；從第二波分復用器輸出的殘余980nm的泵浦光經(jīng)980nm監(jiān)控探測器轉換成電壓信號，該電壓信號經(jīng)微處理器、數(shù)字恒流源處理后作用到980nm泵浦光源上。自動溫控電路能夠保證980nm泵浦光源工作在25℃。本發(fā)明寬譜光纖光源利用980nm監(jiān)控探測器的輸出電信號作為反饋調(diào)節(jié)的依據(jù)，利用負反饋閉環(huán)控制原理調(diào)節(jié)驅動電流控制輸出ASE光的功率和平均波長的穩(wěn)定，從而在不增加光源系統(tǒng)重量的前提下，用主動防護技術很好的解決了寬譜光源抗輻射問題。
文檔編號H01S3/13GK102386553SQ201110307869
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者史曉偉, 楊明偉, 楊遠洪, 索鑫鑫 申請人:北京航空航天大學