基于性能退化的卫星用光纤陀螺可靠性评估

基于性能退化数据研究了卫星用光纤陀螺空间辐射环境下的可靠性评估方法.随着光纤陀螺技术水平的提高,其在卫星上的应用越来越广泛,其可靠性状况也愈发引起人们的关注.在对空间辐射环境下光纤陀螺失效机理分析的基础上,提出用Normal-Poisson复合随机过程模型对产品在空间辐射作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由光纤陀...     

光纤辐射致衰减效应

在空间辐射环境下,光纤会产生辐射致衰减(RIA),严重影响光纤在辐射环境中的应用。为了保证光纤在辐射环境中的工作性能,需要对光纤辐射致衰减效应进行研究。从辐射与光纤相互作用的机理出发,说明了辐射条件下引起光纤主要衰减的色心的形成和退化,并详细分析了辐射条件、光纤参数和传导光波等因素对光纤辐射致衰减的影响。在此基础上,总结了光纤辐射致衰减的主要模型,包括幂律模型、多成分饱和指数模型和拓展多成分饱和指数模型等。最后,介绍了光纤辐射致衰减效应的应用。     

空间用特种光纤的辐射致衰减效应

为了评估掺铒光纤、保偏光纤、单模纯硅芯光纤和多模纯硅芯光纤等特种光纤在空间辐射环境下的适应性,采用60Coγ辐射源模拟空间电离辐射环境对4种光纤进行了辐射致衰减效应测试,得到了光纤辐射致衰减与辐射剂量间的关系曲线.引入能带理论分析光纤的辐射效应机理,结合速率方程理论推得了光纤的辐射致衰减与辐射剂量间的多成份饱和指数模型...     

空间用光纤陀螺辐射诱导磁场误差变化机理研究

干涉式光纤陀螺在空间环境下受粒子辐射、电磁场等多种物理场共同影响,使角速度输出误差劣化。文章通过分析光纤陀螺磁场误差主要来源,推导了光纤陀螺磁场误差模型。基于磁场误差模型探究辐射对磁场误差相关参数的影响,建立辐射诱导磁场误差变化理论模型。在此基础上,通过影响机理分析和实验验证,确定辐射主要通过影响维尔德常数和光纤应力双折射进而影响光纤陀螺输出零偏。进一步地,通过搭建小型化光纤陀螺样机,对保偏光纤环进行辐射处理并进行了相应磁场误差测试。测试结果表明,光纤陀螺磁场误差随辐射总剂量发生变化,其变化规律符合辐射诱导磁场误差变化模型。     

宇航用光纤辐射效应及加固技术进展

光纤陀螺中的光纤环是受空间辐射影响最严重的部件,辐射环境下光纤损耗增加及光传输性能下降会影响陀螺的测量精度,甚至造成陀螺失效。本文对光纤的辐射效应规律及机理进行了分析,介绍了掺杂杂质离子法、包层控制法、预辐照法、光褪色心法等光纤的加固技术,旨在为该领域深入研究提供参考。     

面向空间应用耐辐照有源光纤研究进展

稀土掺杂有源光纤激光器或放大器具有重量轻、体积小、电光转换效率高等优点,在空间激光通讯、空间激光雷达、太空垃圾处理及军事等方面有重要应用价值。然而,常规稀土掺杂有源光纤在太空辐射环境中的辐射诱导损耗是非稀土掺杂无源光纤的1000倍以上,这给面向空间应用的光纤激光器或放大器的长期稳定性带来了严峻挑战。本文简要介绍了太空辐照环境、石英光纤在太空中的应用需求和所面临的挑战;然后从三个方面详细介绍了当前国内外在耐辐照有源光纤领域取得的最新研究成果:1)有源光纤辐致暗化机理,2)有源光纤耐辐射特性的影响因素,3)提高有源光纤耐辐射特性的方法;最后,对耐辐照有源光纤的未来研究方向进行了展望。     

光纤的光敏特性及光纤光栅紫外写入技术

本文扼要评述了光纤的光敏特性及其微观机理，描述了光纤光栅光学特性，并对迄今发展起来的几种主要光纤光栅紫外写入技术进行了全面的评介，最后简要介绍了光纤光栅在激光和通信等方面的一些重要应用。     

空间辐射环境与光器件抗辐射加固技术进展

随着光器件在空间环境和辐射环境中的广泛应用,在国际上对光器件抗辐射性能的研究越来越多。为了提高光器件的抗辐射性能,满足空间应用的各种需要,文章介绍了空间辐射环境,空间辐射对光器件的影响和辐射损伤机理,主要是光纤、激光器、光探测器、光纤陀螺的辐射效应和损伤机理。同时,概述了航天用光器件的抗辐射加固技术及其最新进展。通过采用抗辐射加固技术,大大提高了空间应用的超辐射发光二极管（SLD）、超荧光光纤（SFS）光源、1310nm波长的InGaAsP／InP半导体激光器、电荷耦合器件（CCD）、互补性金属氧化物半导体（CMOS）器件的抗辐射性能和可靠性。     

用激射延迟法研究DH激光器的复合性质

利用激射延迟方法,对GaA_3-Al_(0.3)Ga_(0.7)A_3DH激光器的复合机制进行了分析和测量.得出了只有同时考虑双分子过程辐射复合和非辐射复合两种复合机理,才能对DH激光器的激射延迟性质进行较全面研究的结论.并由此可提供一种测定辐射复合系数和少数载流子寿命的方法.     

光纤陀螺光学器件的空间辐射效应及防护技术

针对光纤陀螺用光学器件在空间辐射环境下受电离损伤和位移损伤影响性能下降的问题,分别分析了光纤、SLD光源、PIN-FET探测器的空间辐射效应。为保证光纤陀螺在空间的工作性能,从被动屏蔽和主动加固两方面讨论了光学器件的辐射防护技术。考虑到不同光学器件对不同类型辐射损伤的敏感性以及航天器载荷对重量的严格要求,从电离损伤屏蔽和位移损伤屏蔽两方面对屏蔽厚度进行了优化设计。通过对各光学器件辐射效应机理的分析,讨论了提高光学器件本身抗辐射能力的主动加固技术。     

空间辐射对光通信中光纤的影响

介绍了国外对光纤器件在空间强辐射条件下的性能研究的历史和现状。对空间辐射环境及其在光纤器件里产生的三种效应作了简要叙述,说明了影响光纤器件空间辐射适应性的几大因素及其相互关系,并针对光纤进行了阐述和分析,指出其在空间辐射下应用的可行性。     

激光诱导Al等离子体连续辐射研究

分析了Ａｌ等离子体连续辐射特征。根据连续辐射强度的同时分布,简要讨论了激光诱导等离子了体连续辐射的产生机理。我们认为激光诱导等离子体的连续辐射的主要机制提轫致辐射和复合辐射。在激光脉冲作用到靶上的瞬间,轫致辐射占主导地位,在等离子体演化初期,复合辐射和轫致辐射共同产生等离子体连续辐射,在等离子体演化后期,连续辐射主要是轫致辐射产生的。     

γ辐射对光纤色散的影响

提出了基于能量沉积的辐射对光纤折射率的影响分析方法,计算了光纤的色散变量随光纤的V参数、折射率变化,开展了辐射对光纤色散影响的测量实验,得到了光纤的色散系数随辐射剂量变化数据。实验及理论计算结果表明:(1) 光纤的色散系数随辐射剂量的增加而增大,在一定的剂量(0~500 Gy)范围内,光纤色散增加量呈逐渐饱和趋势;(2) 辐射导致光纤折射率发生变化,从而引起材料色散的变化,辐射效应中的电子密度增大是折射率改变的主要因素;(3) 辐射感生损耗引起的信号幅度降低要比辐射感生色散引起的脉冲展宽明显,对于暴露在核辐射环境中的长距离光纤,其脉冲信号产生的畸变是两者同时存在并共同作用的结果。     

γ射线作用下光纤激光器的功率特性及热效应分析

在辐射环境中工作的光纤激光器受到的辐射损伤会导致激光器功率退化,进而引起辐射致产热,从而影响到激光器的正常应用和系统安全。基于此,建立一种辐射环境表征参量与光纤激光器增益光纤内功率、热效应和温度分布的关系模型,开展稳态γ射线作用下掺镱双包层光纤激光器的功率特性及热效应的数值模拟仿真。研究了辐致损耗、辐射剂量、光纤长度以及泵浦方式对输出功率的影响,并对不同泵浦方式下增益光纤内的热效应进行了分析。相关结果能够为光纤激光器的辐射效应研究工作及在辐射环境下的工程应用设计提供参考。     

辐射对光纤传感器性能影响的研究进展

介绍了在辐射环境中研究应用前景较好的几种主要的光纤传感器.结合已初步完成的布里渊传感器的相关实验,详细阐述了光纤布拉格光栅传感器、法布里-珀罗光纤传感器、分布式光纤传感器和传输光纤在受到辐射时其性能发生变化的研究进展.简要分析了辐射对光纤传感器性能影响的几种不同观点,并分别展望了光纤传感器在辐射环境中的应用前景.     

脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗

研究了光纤受射线辐照响应机制,计算了光纤对射线吸收率、效应截面、Compton电子的能通量及角度分布;提出了瞬态辐射感生损耗的测量方法,采用波长分别为405、660、850、1 310、1 550 nm的模拟宽带光纤传输系统,设计了瞬态辐射感生损耗的实验测量系统。在平均光子能量0.3 MeV、剂量率2.03107 Gy/s和平均光子能量1.0 MeV、剂量率5.32109 Gy/s的两种脉冲射线辐照条件下,获得了4种光纤瞬态辐射感生损耗与剂量的关系、永久性感生损耗的谱分布和折射率变化结果:（1）脉冲射线对光纤的瞬态辐射感生损耗随探测波长在近红外到可见光范围内的减小而增大;（2）在相同辐照条件下,多模光纤的瞬态辐射感生损耗稍大于单模光纤;（3）辐射致光纤折射率降低;（4）在一定剂量范围内,多模光纤瞬态辐射感生损耗和剂量呈近似线性关系。研究表明,射线导致光纤基质原子产生新的色心和光纤折射率降低,色心对传输光子的共振吸收导致光纤吸收损耗增加,折射率降低导致光纤波导损耗增加,感生损耗是两种机制共同作用的结果。     

掺铒光纤辐射效应对光纤光源输出特性的影响

对掺铒光纤进行了伽马辐照实验,根据辐照前后掺铒光纤的吸收系数和发射系数测试数据,计算了掺铒光纤的吸收截面和发射截面。基于幂律模型建立了掺铒光纤吸收截面和发射截面的辐射模型。将吸收截面和发射截面的辐射模型代入掺铒光纤光源模型中,仿真分析了掺铒光纤的辐射效应对掺铒光纤光源输出光谱及其特征参数的影响。结果表明:与辐照前相比,掺铒光纤被辐照后,光纤光源的输出功率从9.32mW衰减到4.30mW;平均波长从1531.60nm漂移到1531.19nm;谱宽从8.79nm变化到6.78nm。最后通过实验验证了仿真结果的正确性。     

功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技术研究进展

针对功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固技术在空间辐射环境下的要求,从重粒子对VDMOS器件的辐射机理及作用过程出发,归纳出功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固的三类技术:屏蔽技术、复合技术和增强技术。综述了国内外功率VDMOS器件这三类抗单粒子辐射加固技术的研究进展,为半导体器件抗单粒子辐射加固技术研究提供了参考。     

掺铈石英闪烁光纤的伽马传感特性研究

提出了基于溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备掺铈石英闪烁光纤,将其作为辐射传感头,搭建了对伽马辐射敏感的光纤传感系统。通过改变溶胶-凝胶中铈元素掺杂浓度,分别拉制出Ce与Si的摩尔分数分别为0.14%和0.22%的闪烁石英光纤。利用137Cs伽马辐射源,研究了闪烁光纤涂覆层、铈元素掺杂浓度及闪烁光纤长度等参量对辐射传感特性的影响。     

传输高功率CO2激光辐射的卤化银多晶光纤

传输高功率ＣＯ_２激光辐射的卤化银多晶光纤最近１０～１５年来传输ＣＯ。激光辐射的光纤研究引起人们的极大关注。这主要是由于这类光纤在医学和工艺学方面有广泛的应用前途。红外光纤的研究途径有空心光纤［１］、氟化物光纤、硫族化合物玻璃［２，３］和晶体材料光纤?..