一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率泵浦edwa及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及摻餌波導(dǎo)放大器，特別是一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1969年Miller博士提出集成光學(xué)的概念，1972年Somekh和Yariv提出在同一襯底上同時(shí)集成光、電子器件的構(gòu)想。但是，相比在晶體上集成光學(xué)器件及通路，在硅片上大規(guī)模集成電路更加容易和穩(wěn)定，因而后者得到廣泛應(yīng)用。
[0003]隨著現(xiàn)代高科技的飛速發(fā)展，對(duì)集成電路微型以及高速化的要求不斷提高，以電子作為信息載體的局限性不斷的被暴露出來。與電子相比，光子具有更多的信息容量、更高的效率、更快的響應(yīng)速度、更強(qiáng)的互連能力和并行能力、更大的存儲(chǔ)量、更低的能量損耗。
[0004]而長(zhǎng)期以來晶體光學(xué)集成的局限性在于，人們希望能夠很好地把非線性和激光性相結(jié)合，獲得復(fù)合功能的晶體材料。盡管這一功能看起來不難實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際上，由于激光晶體和非線性晶體分別有實(shí)現(xiàn)其自身功能的不同要求，往往具有良好激光性能的晶體并不具有非線性，而優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體并不能為激活離子提供可產(chǎn)生激光運(yùn)轉(zhuǎn)的格位。所以，目前只有少數(shù)幾種晶體能同時(shí)滿足這兩方面的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供，一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA及其實(shí)現(xiàn)方法，通過在LiNbO3晶體上集成光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了摻鉺波導(dǎo)放大器的配置隨輻射劑量動(dòng)態(tài)調(diào)整的放大器，能夠明顯地提高摻鉺波導(dǎo)放大器的抗輻射能力，減少摻鉺波導(dǎo)放大器增益由于受到輻射而引起的衰減，提高栗浦效率并保持恒定功率輸出。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]根據(jù)本發(fā)明提出的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA，包括接收模塊、栗浦發(fā)射模塊、輻射探測(cè)模塊、控制模塊和光傳輸模塊；所述光傳輸模塊包括I Xn波導(dǎo)光開關(guān)、η根不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條和波導(dǎo)耦合器，所述控制模塊包括存儲(chǔ)單元、處理單元和選通單元；其中，η為大于I的整數(shù)；其中，
[0008]接收模塊用于接收空間中的激光信號(hào)，該激光信號(hào)依次經(jīng)IXn波導(dǎo)光開關(guān)、并行排列的η根不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條后輸入至波導(dǎo)耦合器；
[0009]栗浦發(fā)射模塊用于輸出栗浦光，該栗浦光依次經(jīng)IXn波導(dǎo)光開關(guān)、并行排列的η根不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條后輸入至波導(dǎo)耦合器；
[0010]輻射探測(cè)模塊用于探測(cè)空間中的輻射功率并發(fā)送至處理單元；
[0011]存儲(chǔ)單元用于預(yù)先存儲(chǔ)η根不同濃度的摻餌波導(dǎo)條以及各自對(duì)應(yīng)的輻射劑量；
[0012]處理單元用于將接收的輻射功率經(jīng)處理得到累計(jì)輻射劑量；
[0013]選通單元用于當(dāng)累計(jì)輻射劑量達(dá)到預(yù)先存儲(chǔ)的某一輻射劑量時(shí)，選通與該輻射劑量所對(duì)應(yīng)的摻餌波導(dǎo)條，使得激光信號(hào)和栗浦光均通過該選通的摻餌波導(dǎo)條輸入至波導(dǎo)耦合器。
[0014]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括反饋電路，波導(dǎo)耦合器輸出兩路光，一路作為輸出，另一路依次經(jīng)反饋電路、控制模塊、栗浦激光器構(gòu)成的負(fù)反饋系統(tǒng)；控制模塊用于控制栗浦發(fā)射模塊輸出的栗浦光的功率，通過調(diào)整栗浦光的功率來保持波導(dǎo)耦合器的輸出功率恒定。
[0015]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述IXn波導(dǎo)光開關(guān)、摻鉺波導(dǎo)條和波導(dǎo)耦合器均刻蝕在LiNbO^ae體上。
[0016]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述摻鉺波導(dǎo)條的摻鉺濃度的選取:設(shè)定EDWA額定輸出功率，選擇摻鉺波導(dǎo)條長(zhǎng)度；選定不同輻射劑量，在達(dá)到最佳栗浦效率時(shí)的輸入栗浦光功率和摻鉺波導(dǎo)鉺離子濃度即對(duì)應(yīng)初始栗浦輸入功率和摻鉺波導(dǎo)條的摻鉺濃度。
[0017]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述IXn波導(dǎo)光開關(guān)的導(dǎo)通是通過控制電壓進(jìn)行的。
[0018]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述栗浦發(fā)射模塊為栗浦激光器，所述輻射探測(cè)模塊為輻射探測(cè)器。
[0019]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述栗浦激光器輸出波長(zhǎng)為980納米的栗浦光。
[0020]作為本發(fā)明所述的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦EDWA進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述輻射探測(cè)器為半導(dǎo)體電探測(cè)器。
[0021]根據(jù)本發(fā)明提出的一種可用于空間輻射環(huán)境的高效率栗浦的EDWA的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0022]步驟一、根據(jù)預(yù)定的EDWA輸出功率，選定η根不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條的長(zhǎng)度；
[0023]步驟二、預(yù)先選定η個(gè)不同輻射劑量，將各輻射劑量與恒定輸出功率進(jìn)行計(jì)算得到在該輻射劑量下，最佳栗浦效率對(duì)應(yīng)的輸入栗浦光功率和摻餌波導(dǎo)條的摻鉺濃度，并將其存儲(chǔ)；
[0024]步驟三、在LiNbO3晶體上并行排列刻蝕IXn波導(dǎo)光開關(guān)、η根摻餌波導(dǎo)條和波導(dǎo)耦合器，并將其順次連接，所述IXn波導(dǎo)光開關(guān)用于傳輸激光信號(hào)、栗浦光；
[0025]步驟四、探測(cè)空間中的輻射功率，輻射功率經(jīng)處理得到累計(jì)輻射劑量；
[0026]步驟五、當(dāng)步驟四中的累計(jì)輻射劑量達(dá)到步驟二中預(yù)先存儲(chǔ)的某一輻射劑量時(shí)，通過控制電壓，進(jìn)行I Xn波導(dǎo)光開關(guān)與該輻射劑量所對(duì)應(yīng)的摻餌波導(dǎo)條的選通，使得激光信號(hào)和栗浦光均通過該選通的摻餌波導(dǎo)條輸入至波導(dǎo)耦合器；
[0027]步驟六、隨著累計(jì)輻射劑量的增加，在累計(jì)輻射劑量還未達(dá)到其它摻鉺波導(dǎo)條對(duì)應(yīng)的輻射劑量時(shí)，仍然選通此摻鉺波導(dǎo)條，直到輻射劑量達(dá)到其它摻鉺波導(dǎo)條對(duì)應(yīng)的輻射劑量時(shí)，則控制其它摻鉺波導(dǎo)條的選通；
[0028]步驟七、波導(dǎo)耦合器輸出兩路光，一路作為輸出，另一路依次經(jīng)反饋電路、控制模塊、栗浦激光器構(gòu)成的負(fù)反饋系統(tǒng)；控制模塊用于控制栗浦發(fā)射模塊輸出的栗浦光的功率，通過調(diào)整栗浦光的功率來保持波導(dǎo)耦合器的輸出功率恒定。
[0029]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0030](I)本發(fā)明從摻鉺波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的特性出發(fā)，對(duì)不同輻射劑量配以不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條以及栗浦光功率，通過將不同濃度的摻鉺波導(dǎo)條和功率可調(diào)的栗浦激光器組合起來，實(shí)現(xiàn)了摻鉺波導(dǎo)放大器的配置隨輻射劑量動(dòng)態(tài)調(diào)整的放大器，能夠明顯地提高摻鉺波導(dǎo)放大器的抗輻射能力，減少摻鉺波導(dǎo)放大器增益由于受到輻射而引起的衰減；
[0031](2)本發(fā)明利用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以利用質(zhì)子交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)濃度變化的特點(diǎn)，替代了以往光纖不易改變濃度的局限性，硬件裝置的設(shè)計(jì)與制作過程都不復(fù)雜，便于大批量的制作與投入空間通信領(lǐng)域的使用；
[0032](3)本發(fā)明的EDWA性能的改善，對(duì)于光通信信通來說，其誤碼率將會(huì)有顯著的降低，而且此配置調(diào)整模塊集成在LiNbO3晶體芯片上，方便易操作，易于設(shè)計(jì)且可控性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例示意圖。
[0034]圖2是光傳輸模塊中的LiNbO3晶體集成芯片示意圖。
[0035]圖中的附圖標(biāo)記解釋為=1-LiNbO3晶體，2-接收模塊，3-波導(dǎo)光開關(guān)，4-電極，5-摻鉺波導(dǎo)條，6