应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置

本发明涉及无线高速激光通信，具体涉及应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置。

背景技术：

1、近年来，天基和地面目标的高时空分辨率空间相机已成为现代光学观测领域中备受关注的研究热点。由于现有空间相机等载荷拥有高光谱和高空间分辨率等特点，这些载荷单位时间中会产生大量高像素图像或高清晰度视频。因此，载荷舱存在大量数据实时传输的紧迫需求，这些数据传输速率可以达到几百吉比特每秒，甚至更高。目前，舱间无线微波通信的带宽已无法满足如此高速率的通信需求。光通信由于其通信速率高、体积小、重量轻等优点，成为了应对这一挑战的较优选择。

2、半导体激光器(ld)因其体积小、重量轻、效率高、全固态、成本低等优点已经被广泛地运用于空间领域。在空间环境中，半导体激光器将受到各种射线及粒子辐射的影响，因此必须深刻理解其辐射效应机理，以避免器件性能参数的退化和失效。为此，需要针对激光器各项性能参数进行准确、完备、全过程地测试，以充分验证激光器工作的可靠性。

3、我国国家标准(gb/t 31359-2015,gb/t 21548-2021,gb/t 42403-2023)给出了(半导体)激光器试验方法基本规范，具体包括光谱特性、功率参数的试验方法。不过该传统的激光器测试系统测试参数不全面，测试元器件的参数和调试状态不明确，且无法针对激光参数进行实时监测和即时反馈，导致测试平台搭建复杂，测试误差大，无法进行长时间稳定测试，同时面对多波长激光发射器的测试较慢，也无法满足航天辐照环境的测试。

技术实现思路

1、本发明为提升激光器测试系统的稳定性、可靠性，提出一种高集成度、高可靠性，能够快速有效克服这些问题的多波长激光器测试系统，以使其在航天通信领域得到广泛应用。

2、本发明提出一种应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，包括：第一测试电脑、电信号发生器、多路空间激光发射器、辐射测试箱、第二测试电脑、密集波分复用器、1×2光开关、可调光衰减器、光谱分析仪、解波分复用器、n×1矩阵开关、分束器、光功率计、可调光衰减器和眼图仪；

3、所述第一测试电脑通过电缆连接所述电信号发生器，所述电信号发生器通过穿舱法兰电缆连接所述多路空间激光发射器，所述多路空间激光发射器位于所述辐射测试箱内，多路空间激光发射器通过穿舱法兰多路光纤输出与所述密集波分复用器的多路光纤输入端连接，所述多路空间激光发射器输出波长与所述密集波分复用器的通道波长一一对应；

4、所述第二测试电脑通过穿舱法兰电缆连接所述多路空间激光发射器，用于控制及遥测信号；

5、所述密集波分复用器的光纤输出端和所述1×2光开关光纤连接；所述1×2光开关的输出端口a通过穿舱法兰与所述可调光衰减器连接，所述可调光衰减器的输出端与所述光谱分析仪连接；

6、所述1×2光开关的输出端口b与所述解波分复用器的输入端光纤连接；

7、所述解波分复用器的n个输出端与所述n×1矩阵开关的输入端通过光纤一一连接；

8、所述n×1矩阵开关的输出端与所述分束器的输入端口光纤连接，所述分束器的输出端口c与所述光功率计连接，所述分束器的输出端口d与所述可调光衰减器的输入端连接，所述可调光衰减器的输出端与所述眼图仪光纤连接。

9、所述第一测试电脑及所述第二测试电脑为工业电脑，分别通过r232控制及遥测所述电信号发生器及所述多路空间激光发射器。

10、所述信号发生器用于产生驱动电信号，所述驱动电信号用于控制所述多路空间激光发射器。

11、所述多路空间激光发射器为多个激光器模块组合，波长符合密集波分复用光通信要求。

12、所述辐射测试箱内部含co60辐射源，用于产生可调辐射量。

13、所述密集波分复用器用于多路波长合波，波长符合密集波分复用光通信要求。

14、所述光功率计为光电型光功率计，用于实时采样并记录输入的光功率值。

15、所述光谱分析仪为光纤光谱分析仪，其波长精度及分辨率满足激光器测试要求。

16、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

17、本发明采用一套测试平台针对多波长激光器输出各项性能参数进行实时测试，配合电信号发生器、密集波分复用器，实现降低了单个参数独立测试的系统复杂度，简化了测试光路，降低了测试时间，提高了测试效率的同时提高了测试系统的稳定性和可靠性。

18、本发明将多路空间激光发射器设置在辐射测试箱内原有传统激光器基础上增加辐射测试箱，可实现辐照环境模拟：按照要求可适用于不同粒子或射线(如重离子、电子、质子、反应堆中子x射线、γ射线等)辐照后激光器各项参数的在线测试。

19、本发明将激光器参数测量所需的所有部件组合到一起，配合密集波分复用器，测量过程中不需要更换测试设备或者测试平台，只需要依次初始校准，测试过程中不需要重复校准，测试效率高，测试数据的一致性好。

20、本发明通过与光开关和矩阵开关相结合进行测试,可同时测多个参数,操作简单,测试效率高，从而保证了测试系统的可靠性，降低了测试系统误差。

技术特征：

1.应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，包括：第一测试电脑(1)、电信号发生器(2)、多路空间激光发射器(3)、辐射测试箱(4)、第二测试电脑(5)、密集波分复用器(6)、1×2光开关(7)、可调光衰减器(8)、光谱分析仪(9)、解波分复用器(10)、n×1矩阵开关(11)、分束器(12)、光功率计(13)、可调光衰减器(14)和眼图仪(15)；

2.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述第一测试电脑(1)及所述第二测试电脑(5)为工业电脑，分别通过r232控制及遥测所述电信号发生器(2)及所述多路空间激光发射器(3)。

3.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述信号发生器(2)用于产生驱动电信号，所述驱动电信号用于控制所述多路空间激光发射器(3)。

4.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述多路空间激光发射器(3)为多个激光器模块组合，波长符合密集波分复用光通信要求。

5.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述辐射测试箱(4)内部含co60辐射源，用于产生可调辐射量。

6.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述密集波分复用器(6)用于多路波长合波，波长符合密集波分复用光通信要求。

7.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述光功率计(13)为光电型光功率计，用于实时采样并记录输入的光功率值。

8.根据权利要求1所述的应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，其特征在于，所述光谱分析仪(9)为光纤光谱分析仪，其波长精度及分辨率满足激光器测试要求。

技术总结
本发明提出一种应用于空间环境的多路激光发射器抗辐照试验装置，涉及无线高速激光通信技术领域，包括：第一测试电脑、电信号发生器、多路空间激光发射器、辐射测试箱、第二测试电脑、密集波分复用器、1×2光开关、可调光衰减器、光谱分析仪、解波分复用器、N×1矩阵开关、分束器、光功率计、可调光衰减器和眼图仪。本发明采用一套测试平台针对多波长激光器输出各项性能参数进行实时测试，配合电信号发生器、密集波分复用器，实现降低了单个参数独立测试的系统复杂度，简化了测试光路，降低了测试时间，提高了测试效率的同时提高了测试系统的稳定性和可靠性。

技术研发人员：王大帅,王乐,佟首峰,姜会林,张鹏,南航,刘建国,占丰,赵红梅
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15