一種可用于空間輻射環境的高效率泵浦edwa及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及摻餌波導放大器，特別是一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA及其實現方法。
【背景技術】
[0002]1969年Miller博士提出集成光學的概念，1972年Somekh和Yariv提出在同一襯底上同時集成光、電子器件的構想。但是，相比在晶體上集成光學器件及通路，在硅片上大規模集成電路更加容易和穩定，因而后者得到廣泛應用。
[0003]隨著現代高科技的飛速發展，對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、更快的響應速度、更強的互連能力和并行能力、更大的存儲量、更低的能量損耗。
[0004]而長期以來晶體光學集成的局限性在于，人們希望能夠很好地把非線性和激光性相結合，獲得復合功能的晶體材料。盡管這一功能看起來不難實現，但實際上，由于激光晶體和非線性晶體分別有實現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，而優良的非線性光學晶體并不能為激活離子提供可產生激光運轉的格位。所以，目前只有少數幾種晶體能同時滿足這兩方面的要求。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供，一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA及其實現方法，通過在LiNbO3晶體上集成光波導，實現了摻鉺波導放大器的配置隨輻射劑量動態調整的放大器，能夠明顯地提高摻鉺波導放大器的抗輻射能力，減少摻鉺波導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]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
[0007]根據本發明提出的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA，包括接收模塊、栗浦發射模塊、輻射探測模塊、控制模塊和光傳輸模塊；所述光傳輸模塊包括I Xn波導光開關、η根不同濃度的摻鉺波導條和波導耦合器，所述控制模塊包括存儲單元、處理單元和選通單元；其中，η為大于I的整數；其中，
[0008]接收模塊用于接收空間中的激光信號，該激光信號依次經IXn波導光開關、并行排列的η根不同濃度的摻鉺波導條后輸入至波導耦合器；
[0009]栗浦發射模塊用于輸出栗浦光，該栗浦光依次經IXn波導光開關、并行排列的η根不同濃度的摻鉺波導條后輸入至波導耦合器；
[0010]輻射探測模塊用于探測空間中的輻射功率并發送至處理單元；
[0011]存儲單元用于預先存儲η根不同濃度的摻餌波導條以及各自對應的輻射劑量；
[0012]處理單元用于將接收的輻射功率經處理得到累計輻射劑量；
[0013]選通單元用于當累計輻射劑量達到預先存儲的某一輻射劑量時，選通與該輻射劑量所對應的摻餌波導條，使得激光信號和栗浦光均通過該選通的摻餌波導條輸入至波導耦合器。
[0014]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，還包括反饋電路，波導耦合器輸出兩路光，一路作為輸出，另一路依次經反饋電路、控制模塊、栗浦激光器構成的負反饋系統；控制模塊用于控制栗浦發射模塊輸出的栗浦光的功率，通過調整栗浦光的功率來保持波導耦合器的輸出功率恒定。
[0015]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述IXn波導光開關、摻鉺波導條和波導耦合器均刻蝕在LiNbO^ae體上。
[0016]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述摻鉺波導條的摻鉺濃度的選取:設定EDWA額定輸出功率，選擇摻鉺波導條長度；選定不同輻射劑量，在達到最佳栗浦效率時的輸入栗浦光功率和摻鉺波導鉺離子濃度即對應初始栗浦輸入功率和摻鉺波導條的摻鉺濃度。
[0017]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述IXn波導光開關的導通是通過控制電壓進行的。
[0018]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述栗浦發射模塊為栗浦激光器，所述輻射探測模塊為輻射探測器。
[0019]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述栗浦激光器輸出波長為980納米的栗浦光。
[0020]作為本發明所述的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦EDWA進一步優化方案，所述輻射探測器為半導體電探測器。
[0021]根據本發明提出的一種可用于空間輻射環境的高效率栗浦的EDWA的實現方法，包括以下步驟:
[0022]步驟一、根據預定的EDWA輸出功率，選定η根不同濃度的摻鉺波導條的長度；
[0023]步驟二、預先選定η個不同輻射劑量，將各輻射劑量與恒定輸出功率進行計算得到在該輻射劑量下，最佳栗浦效率對應的輸入栗浦光功率和摻餌波導條的摻鉺濃度，并將其存儲；
[0024]步驟三、在LiNbO3晶體上并行排列刻蝕IXn波導光開關、η根摻餌波導條和波導耦合器，并將其順次連接，所述IXn波導光開關用于傳輸激光信號、栗浦光；
[0025]步驟四、探測空間中的輻射功率，輻射功率經處理得到累計輻射劑量；
[0026]步驟五、當步驟四中的累計輻射劑量達到步驟二中預先存儲的某一輻射劑量時，通過控制電壓，進行I Xn波導光開關與該輻射劑量所對應的摻餌波導條的選通，使得激光信號和栗浦光均通過該選通的摻餌波導條輸入至波導耦合器；
[0027]步驟六、隨著累計輻射劑量的增加，在累計輻射劑量還未達到其它摻鉺波導條對應的輻射劑量時，仍然選通此摻鉺波導條，直到輻射劑量達到其它摻鉺波導條對應的輻射劑量時，則控制其它摻鉺波導條的選通；
[0028]步驟七、波導耦合器輸出兩路光，一路作為輸出，另一路依次經反饋電路、控制模塊、栗浦激光器構成的負反饋系統；控制模塊用于控制栗浦發射模塊輸出的栗浦光的功率，通過調整栗浦光的功率來保持波導耦合器的輸出功率恒定。
[0029]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
[0030](I)本發明從摻鉺波導結構的特性出發，對不同輻射劑量配以不同濃度的摻鉺波導條以及栗浦光功率，通過將不同濃度的摻鉺波導條和功率可調的栗浦激光器組合起來，實現了摻鉺波導放大器的配置隨輻射劑量動態調整的放大器，能夠明顯地提高摻鉺波導放大器的抗輻射能力，減少摻鉺波導放大器增益由于受到輻射而引起的衰減；
[0031](2)本發明利用波導結構簡單，可以利用質子交換技術實現濃度變化的特點，替代了以往光纖不易改變濃度的局限性，硬件裝置的設計與制作過程都不復雜，便于大批量的制作與投入空間通信領域的使用；
[0032](3)本發明的EDWA性能的改善，對于光通信信通來說，其誤碼率將會有顯著的降低，而且此配置調整模塊集成在LiNbO3晶體芯片上，方便易操作，易于設計且可控性強。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明的一種實施例示意圖。
[0034]圖2是光傳輸模塊中的LiNbO3晶體集成芯片示意圖。
[0035]圖中的附圖標記解釋為=1-LiNbO3晶體，2-接收模塊，3-波導光開關，4-電極，5-摻鉺波導條，6