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激光通信在宇航的应用(空间激光通信)

2021-06-22 16:26:30 波威编辑部 4

空间激光通信

北京波威科技有限公司

激光通信在宇航的应用

光学系统及其子系统和器件被越来越多地应用在很多高科技领域,特别是在航空领域的应用,由于需要安全、持久地运行,所以对光学系统的多功能性和高度可靠性的要求就非常高。

iXblue3轴光纤陀螺仪 (FOG) Astrix系列产品多年来应用在多项太空任务中。iXblueAirbus Defence & Space机构共同研发了新型光纤陀螺仪。Astrix 系列产品已经应用在超过25颗卫星上,包括各种各样的运行轨道(LEOMEOGEO、拉格朗日点等),有超过200万小时的无事故运行记录。iXblue还开发了专用于宇航项目基于光纤陀螺的惯性导航系统,自2020年起在阿丽亚娜56火箭上使用。

 

iXblue积累了大量的FOG应用在宇航领域的经验,同时开辟了宇航器件市场,如无源器件和掺杂光纤,以及铌酸锂电光相位和强度调制器。

 

铌酸锂电光调制器 (LiNbO3)在许多应用领域具有长期可靠的使用记录(例如长途和光纤无线电通信),同时在分布式温度传感器(DTS) 中,调制器可在恶劣的环境条件下运行,并且已经成功地获得了认证(例如 Telcordia)。LiNbO3调制器由于特有性能优势成为用户的首选,不仅可满足光学系统的规范,而且满足空间运行的严格环境要求。如今,许多载人航天光学系统都使用电光调制器作为关键组件,以实现不同工作波长下各种光源的强度或相位调制。

通信和卫星间通信是 iXblue 参与的空间领域应用之一。

 

激光通信终端

随着地球观测项目中使用的高清图像和视频任务的需求越来越多,科学家们亟待改进回传地球的高速通信,因为常用的解决方案不再能够处理日益增加的数据量,解决这种情况则需在太空中部署激光通讯。因此,采用光学和光调制来辅助射频链路,从而实现光学和光调制在卫星传输中的使用。

90年代以来,卫星之间通过使用直接调制的820nm850nm高功率激光二极管实现了自由空间光通信。近红外光纤激光器的出现以及该频段中LiNbO3调制器的使用,可实现更有效的调制格式和提供更高的数据速率和BER,从而使得空间光链路(LEOGEO到地面站)成为可能。

激光终端安装在一个地球同步卫星(GEO)上。此GEO中继的目的是为了不断传输位于低轨道卫星(LEO到近地轨道)上发射器收集的数据。这些近地轨道卫星在低空运行,必须要等待经过位于地面的一个传输站点时,才能传输收集到的数据。

在某些情况下,它们需要等待几个小时才能传输数据,这对整个传输是不利的,因此有了在地球静止轨道上安装数据中继的想法。一旦低轨卫星对中继卫星随时可见,就建立了高速光通信以传输数据包。

因此,在距离地球近36000公里远处,永久位于光学地面站(OGS)中继天线上方的中继卫星,可以在射频波的帮助下继续传输收集到的数据。 

 北京波威科技有限公司 

iXblue Photonics 参与宇航项目有着十多年的经验,参与了20多个项目,为全球不同的宇航用户提供了200多个调制器,包括为大型国际项目或航天机构,参与了LEO卫星、GEO卫星、和国际空间站项目。iXblue提供850 nm1064 nm1550 nm强度调制器和相位调制器,作为宇航应用中模样件(BBM)、工程件(EM)、鉴定件(QM)和正样(FM)等。

 主要调制器规格和环境操作条件如下表所示。这些值一般是指FM条件下,鉴定阶段的QM产品有更严格和更高的测试要求。 

 

性能

工作波长

800 nm 1060nm 1550 nm

调制器类型 

相位, 强度, IQ

调制器带宽

低频至40 GHz

插损/相位调制器 

3,5 dB

3 dB

2,5 dB

插损/强度调制器 

4,5 dB

3,5 dB

3,5 dB

消光比(ER) 

> 20 dB

> 30 dB

> 30 dB

偏振消光比(PER) 

> 20 dB

> 20 dB

> 20 dB

光输入信号

up to 25 mW

up to 300 mW

up to 200 mW

 

 

环境

工作温度

0°C +70 °C

存储温度 

-40°C +85 °C

震动

2,5 min/axis,33,6gRMS

冲击*

Level up to 1 000 g, 0,2 - 10 kHz

辐射

Gamma ray 352 Krad (Si) 

Proton1011p/cm² (60 Mev)

使用寿命 

长达15GEO

任务兼容性 

 GEO. EOR. MEO and LEO 

*某些类型的包装成功测试高达 2000g


 

机械接口

质量 

120

封装尺寸

110x15x9.7 mm3或定制设计

光纤护套

Ø1 mm PEEK tube

 

 



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