光學系統(tǒng)及其子系統(tǒng)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,由于航天器需要安全、持久地運行,所以對光學系統(tǒng)的多功能性和高度可靠性有著極高的要求。
以Astrix為例,該系列產品是iXblue與Airbus Defence & Space機構共同研發(fā)的新型三軸光纖陀螺儀(FOG) ,已成功應用在涉及至少25顆衛(wèi)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(chuàng)下了超過兩百萬小時的無事故運行記錄。iXblue還開發(fā)了基于光纖陀螺儀的慣性導航系統(tǒng)(Navigation System dedicated to launcher),專門用于宇航項目,自2020年起已在阿麗亞娜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,以及鈮酸鋰電光相位和強度調制器。
鈮酸鋰電光調制器 (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感器(Distributed Temperature Sensors, DTS)中,調制器可在惡劣的環(huán)境條件下運行,并且已經成功地獲得了認證(例如 Telcordia)。
LiNbO3調制器由于特有的性能優(yōu)勢而成為用戶的首選,不僅滿足了光學系統(tǒng)的規(guī)范,而且滿足空間運行的嚴格環(huán)境要求。如今,許多載人航天光學系統(tǒng)都使用電光調制器作為關鍵組件,以實現不同工作波長下各種光源的強度或相位調制。
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),科學家們亟待改進回傳地球的高速通信,因為常用的解決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,采用激光和光調制來輔助射頻鏈路,從而實現空間領域的激光通信。自90年代以來,衛(wèi)星之間通過使用直接調制的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調制器的使用,可實現更有效的調制格式和提供更高的數據速率和BER,從而使得空間光鏈路(LEO到GEO到地面站)成為可能。激光終端安裝在一個地球同步衛(wèi)星(GEO)上。此GEO中繼的目的是為了不斷傳輸位于低軌道衛(wèi)星(LEO到近地軌道)上發(fā)射器收集的數據。這些近地軌道衛(wèi)星在低空運行,必須要等待經過位于地面的一個傳輸站點時,才能傳輸收集到的數據。
在某些情況下,它們需要等待幾個小時才能傳輸數據,這對整個傳輸是不利的,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(wèi)星對中繼衛(wèi)星隨時可見,就建立了高速光通信以傳輸數據包。因此,在距離地球近36000公里處,永久位于光學地面站(OGS)中繼天線上方的中繼衛(wèi)星,可以在射頻波的幫助下繼續(xù)傳輸收集到的數據。
地球-衛(wèi)星通信和星間通信是iXblue參與的空間領域應用之一。iXblue Photonics 具有十多年的宇航項目經驗,參與了包括LEO衛(wèi)星、GEO衛(wèi)星、國際空間站在內的20多個項目,為全球不同的宇航用戶(含航天機構)提供了200多個調制器。iXblue提供850nm、1064nm和1550nm強度調制器和相位調制器,作為宇航應用中模樣件(BBM)、工程件(EM)、鑒定件(QM)和正樣(FM)等,請參考我們的應用手冊Space grade modulators definitions,或者聯系我們了解更多信息。
主要調制器規(guī)格和環(huán)境操作條件如下表所示,通常為FM條件下的參數。鑒定階段的QM產品有更嚴格和更高的測試要求。
宇航級解決方案:從器件到發(fā)射機和接收模塊
2021年3月,iXblue Photonics銷售經理Hervé Gouraud博士在ICSO虛擬會議上介紹了TRL9宇航級產品:用于高速空間通信的關鍵光纖和電光調制器組件以及子模塊。在這十分鐘的演講中簡要介紹了現有的空間通信方案,以及正在開發(fā)的新的調制和接收機解決方案。
2019年9月,歐洲光電子產業(yè)聯盟(EPIC)與歐洲宇航局合作,在諾德維克組織了一次關于新空間的會議。邀請了空間活動的主要參與者和制造商。iXblue Photonics的研發(fā)經理Jér?me Hauden博士分享了iXblue產品和宇航項目背景,并介紹了與用于高速空間通信的光子組件相關的iXblue Photonics戰(zhàn)略和路線圖。
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