一种可用于空间辐射环境的高效率泵浦edwa及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及掺饵波导放大器，特别是一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA及其实现方法。
【背景技术】
[0002]1969年Miller博士提出集成光学的概念，1972年Somekh和Yariv提出在同一衬底上同时集成光、电子器件的构想。但是，相比在晶体上集成光学器件及通路，在硅片上大规模集成电路更加容易和稳定，因而后者得到广泛应用。
[0003]随着现代高科技的飞速发展，对集成电路微型以及高速化的要求不断提高，以电子作为信息载体的局限性不断的被暴露出来。与电子相比，光子具有更多的信息容量、更高的效率、更快的响应速度、更强的互连能力和并行能力、更大的存储量、更低的能量损耗。
[0004]而长期以来晶体光学集成的局限性在于，人们希望能够很好地把非线性和激光性相结合，获得复合功能的晶体材料。尽管这一功能看起来不难实现，但实际上，由于激光晶体和非线性晶体分别有实现其自身功能的不同要求，往往具有良好激光性能的晶体并不具有非线性，而优良的非线性光学晶体并不能为激活离子提供可产生激光运转的格位。所以，目前只有少数几种晶体能同时满足这两方面的要求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供，一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA及其实现方法，通过在LiNbO3晶体上集成光波导，实现了掺铒波导放大器的配置随辐射剂量动态调整的放大器，能够明显地提高掺铒波导放大器的抗辐射能力，减少掺铒波导放大器增益由于受到辐射而引起的衰减，提高栗浦效率并保持恒定功率输出。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0007]根据本发明提出的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA，包括接收模块、栗浦发射模块、辐射探测模块、控制模块和光传输模块；所述光传输模块包括I Xn波导光开关、η根不同浓度的掺铒波导条和波导耦合器，所述控制模块包括存储单元、处理单元和选通单元；其中，η为大于I的整数；其中，
[0008]接收模块用于接收空间中的激光信号，该激光信号依次经IXn波导光开关、并行排列的η根不同浓度的掺铒波导条后输入至波导耦合器；
[0009]栗浦发射模块用于输出栗浦光，该栗浦光依次经IXn波导光开关、并行排列的η根不同浓度的掺铒波导条后输入至波导耦合器；
[0010]辐射探测模块用于探测空间中的辐射功率并发送至处理单元；
[0011]存储单元用于预先存储η根不同浓度的掺饵波导条以及各自对应的辐射剂量；
[0012]处理单元用于将接收的辐射功率经处理得到累计辐射剂量；
[0013]选通单元用于当累计辐射剂量达到预先存储的某一辐射剂量时，选通与该辐射剂量所对应的掺饵波导条，使得激光信号和栗浦光均通过该选通的掺饵波导条输入至波导耦合器。
[0014]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，还包括反馈电路，波导耦合器输出两路光，一路作为输出，另一路依次经反馈电路、控制模块、栗浦激光器构成的负反馈系统；控制模块用于控制栗浦发射模块输出的栗浦光的功率，通过调整栗浦光的功率来保持波导耦合器的输出功率恒定。
[0015]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述IXn波导光开关、掺铒波导条和波导耦合器均刻蚀在LiNbO^ae体上。
[0016]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述掺铒波导条的掺铒浓度的选取:设定EDWA额定输出功率，选择掺铒波导条长度；选定不同辐射剂量，在达到最佳栗浦效率时的输入栗浦光功率和掺铒波导铒离子浓度即对应初始栗浦输入功率和掺铒波导条的掺铒浓度。
[0017]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述IXn波导光开关的导通是通过控制电压进行的。
[0018]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述栗浦发射模块为栗浦激光器，所述辐射探测模块为辐射探测器。
[0019]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述栗浦激光器输出波长为980纳米的栗浦光。
[0020]作为本发明所述的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦EDWA进一步优化方案，所述辐射探测器为半导体电探测器。
[0021]根据本发明提出的一种可用于空间辐射环境的高效率栗浦的EDWA的实现方法，包括以下步骤:
[0022]步骤一、根据预定的EDWA输出功率，选定η根不同浓度的掺铒波导条的长度；
[0023]步骤二、预先选定η个不同辐射剂量，将各辐射剂量与恒定输出功率进行计算得到在该辐射剂量下，最佳栗浦效率对应的输入栗浦光功率和掺饵波导条的掺铒浓度，并将其存储；
[0024]步骤三、在LiNbO3晶体上并行排列刻蚀IXn波导光开关、η根掺饵波导条和波导耦合器，并将其顺次连接，所述IXn波导光开关用于传输激光信号、栗浦光；
[0025]步骤四、探测空间中的辐射功率，辐射功率经处理得到累计辐射剂量；
[0026]步骤五、当步骤四中的累计辐射剂量达到步骤二中预先存储的某一辐射剂量时，通过控制电压，进行I Xn波导光开关与该辐射剂量所对应的掺饵波导条的选通，使得激光信号和栗浦光均通过该选通的掺饵波导条输入至波导耦合器；
[0027]步骤六、随着累计辐射剂量的增加，在累计辐射剂量还未达到其它掺铒波导条对应的辐射剂量时，仍然选通此掺铒波导条，直到辐射剂量达到其它掺铒波导条对应的辐射剂量时，则控制其它掺铒波导条的选通；
[0028]步骤七、波导耦合器输出两路光，一路作为输出，另一路依次经反馈电路、控制模块、栗浦激光器构成的负反馈系统；控制模块用于控制栗浦发射模块输出的栗浦光的功率，通过调整栗浦光的功率来保持波导耦合器的输出功率恒定。
[0029]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0030](I)本发明从掺铒波导结构的特性出发，对不同辐射剂量配以不同浓度的掺铒波导条以及栗浦光功率，通过将不同浓度的掺铒波导条和功率可调的栗浦激光器组合起来，实现了掺铒波导放大器的配置随辐射剂量动态调整的放大器，能够明显地提高掺铒波导放大器的抗辐射能力，减少掺铒波导放大器增益由于受到辐射而引起的衰减；
[0031](2)本发明利用波导结构简单，可以利用质子交换技术实现浓度变化的特点，替代了以往光纤不易改变浓度的局限性，硬件装置的设计与制作过程都不复杂，便于大批量的制作与投入空间通信领域的使用；
[0032](3)本发明的EDWA性能的改善，对于光通信信通来说，其误码率将会有显著的降低，而且此配置调整模块集成在LiNbO3晶体芯片上，方便易操作，易于设计且可控性强。
【附图说明】
[0033]图1是本发明的一种实施例示意图。
[0034]图2是光传输模块中的LiNbO3晶体集成芯片示意图。
[0035]图中的附图标记解释为=1-LiNbO3晶体，2-接收模块，3-波导光开关，4-电极，5-掺铒波导条，6