光學係統及其子係統和器件被越來越多地應用在很多高科技領域,特別是航天領域,由於(yu) 航天器需要安全、持久地運行,所以對光學係統的多功能性和高度可靠性有著極高的要求。
以Astrix為(wei) 例,該係列產(chan) 品是iXblue與(yu) Airbus Defence & Space機構共同研發的新型三軸光纖陀螺儀(yi) (FOG) ,已成功應用在涉及至少25顆衛星的多項太空任務中,包括各種各樣的運行軌道(LEO、MEO、GEO、拉格朗日點等),創下了超過兩(liang) 百萬(wan) 小時的無事故運行記錄。iXblue還開發了基於(yu) 光纖陀螺儀(yi) 的慣性導航係統(Navigation System dedicated to launcher),專(zhuan) 門用於(yu) 宇航項目,自2020年起已在阿麗(li) 亞(ya) 娜5型和6型火箭上使用。
在宇航領域,iXblue積累了大量的FOG應用的經驗,同時開辟了宇航器件市場,如無源器件和摻雜光纖,以及铌酸鋰電光相位和強度調製器。
铌酸鋰電光調製器 (LiNbO3)在許多應用領域具有長期可靠的使用記錄(例如長距離光纖通信),同時在分布式溫度傳(chuan) 感器(Distributed Temperature Sensors, DTS)中,調製器可在惡劣的環境條件下運行,並且已經成功地獲得了認證(例如 Telcordia)。
LiNbO3調製器由於(yu) 特有的性能優(you) 勢而成為(wei) 用戶的首選,不僅(jin) 滿足了光學係統的規範,而且滿足空間運行的嚴(yan) 格環境要求。如今,許多載人航天光學係統都使用電光調製器作為(wei) 關(guan) 鍵組件,以實現不同工作波長下各種光源的強度或相位調製。
激光通信終端
隨著地球觀測項目中使用高清圖像和視頻任務的需求越來越多(Earth observation programs),科學家們(men) 亟待改進回傳(chuan) 地球的高速通信,因為(wei) 常用的解決(jue) 方案不再能夠處理日益增加的數據量,需在太空中部署激光通信。因此,采用激光和光調製來輔助射頻鏈路,從(cong) 而實現空間領域的激光通信。自90年代以來,衛星之間通過使用直接調製的820nm至850nm高功率激光二極管實現了自由空間光通信。近紅外光纖激光器的出現以及該頻段中LiNbO3調製器的使用,可實現更有效的調製格式和提供更高的數據速率和BER,從(cong) 而使得空間光鏈路(LEO到GEO到地麵站)成為(wei) 可能。激光終端安裝在一個(ge) 地球同步衛星(GEO)上。此GEO中繼的目的是為(wei) 了不斷傳(chuan) 輸位於(yu) 低軌道衛星(LEO到近地軌道)上發射器收集的數據。這些近地軌道衛星在低空運行,必須要等待經過位於(yu) 地麵的一個(ge) 傳(chuan) 輸站點時,才能傳(chuan) 輸收集到的數據。
在某些情況下,它們(men) 需要等待幾個(ge) 小時才能傳(chuan) 輸數據,這對整個(ge) 傳(chuan) 輸是不利的,因此有了在地球靜止軌道上安裝數據中繼的想法。一旦低軌衛星對中繼衛星隨時可見,就建立了高速光通信以傳(chuan) 輸數據包。因此,在距離地球近36000公裏處,永久位於(yu) 光學地麵站(OGS)中繼天線上方的中繼衛星,可以在射頻波的幫助下繼續傳(chuan) 輸收集到的數據。
地球-衛星通信和星間通信是iXblue參與(yu) 的空間領域應用之一。iXblue Photonics 具有十多年的宇航項目經驗,參與(yu) 了包括LEO衛星、GEO衛星、國際空間站在內(nei) 的20多個(ge) 項目,為(wei) 全球不同的宇航用戶(含航天機構)提供了200多個(ge) 調製器。iXblue提供850nm、1064nm和1550nm強度調製器和相位調製器,作為(wei) 宇航應用中模樣件(BBM)、工程件(EM)、鑒定件(QM)和正樣(FM)等,請參考我們(men) 的應用手冊(ce) Space grade modulators definitions,或者聯係我們(men) 了解更多信息。
主要調製器規格和環境操作條件如下表所示,通常為(wei) FM條件下的參數。鑒定階段的QM產(chan) 品有更嚴(yan) 格和更高的測試要求。
宇航級解決(jue) 方案:從(cong) 器件到發射機和接收模塊
2021年3月,iXblue Photonics銷售經理Hervé Gouraud博士在ICSO虛擬會(hui) 議上介紹了TRL9宇航級產(chan) 品:用於(yu) 高速空間通信的關(guan) 鍵光纖和電光調製器組件以及子模塊。在這十分鍾的演講中簡要介紹了現有的空間通信方案,以及正在開發的新的調製和接收機解決(jue) 方案。
2019年9月,歐洲光電子產(chan) 業(ye) 聯盟(EPIC)與(yu) 歐洲宇航局合作,在諾德維克組織了一次關(guan) 於(yu) 新空間的會(hui) 議。邀請了空間活動的主要參與(yu) 者和製造商。iXblue Photonics的研發經理Jérôme Hauden博士分享了iXblue產(chan) 品和宇航項目背景,並介紹了與(yu) 用於(yu) 高速空間通信的光子組件相關(guan) 的iXblue Photonics戰略和路線圖。
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