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,特别是航天领域,由于航天器需要安全、持久地运行,所以对光学系统的多功能性和高度可靠性有着极高的要求。
以Astrix为例,该系列产品是iXblue与Airbus Defence & Space机构共同研发的新型三轴光纤陀螺仪(FOG) ,已成功应用在涉及至少25颗卫星的多项太空任务中,包括各种各样的运行轨道(LEO、MEO、GEO、拉格朗日点等),创下了超过两百万小时的无事故运行记录。iXblue还开发了基于光纤陀螺仪的惯性导航系统(Navigation System dedicated to launcher),专门用于宇航项目,自2020年起已在阿丽亚娜5型和6型火箭上使用。
在宇航领域,iXblue积累了大量的FOG应用的经验,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(例如长距离光纤通信),同时在分布式温度传感器(Distributed Temperature Sensors, 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调制器由于特有的性能优势而成为用户的首选,不仅满足了光学系统的规范,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。
激光通信终端
随着地球观测项目中使用高清图像和视频任务的需求越来越多(Earth observation programs),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,需在太空中部署激光通信。因此,采用激光和光调制来辅助射频链路,从而实现空间领域的激光通信。自90年代以来,卫星之间通过使用直接调制的820nm至850nm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(LEO到GEO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。
地球-卫星通信和星间通信是iXblue参与的空间领域应用之一。iXblue Photonics 具有十多年的宇航项目经验,参与了包括LEO卫星、GEO卫星、国际空间站在内的20多个项目,为全球不同的宇航用户(含航天机构)提供了200多个调制器。iXblue提供850nm、1064nm和1550nm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,请参考我们的应用手册Space grade modulators definitions,或者联系我们了解更多信息。
主要调制器规格和环境操作条件如下表所示,通常为FM条件下的参数。鉴定阶段的QM产品有更严格和更高的测试要求。
宇航级解决方案:从器件到发射机和接收模块 2021年3月,iXblue Photonics销售经理Hervé Gouraud博士在ICSO虚拟会议上介绍了TRL9宇航级产品:用于高速空间通信的关键光纤和电光调制器组件以及子模块。在这十分钟的演讲中简要介绍了现有的空间通信方案,以及正在开发的新的调制和接收机解决方案。
2019年9月,欧洲光电子产业联盟(EPIC)与欧洲宇航局合作,在诺德维克组织了一次关于新空间的会议。邀请了空间活动的主要参与者和制造商。iXblue Photonics的研发经理Jérôme Hauden博士分享了iXblue产品和宇航项目背景,并介绍了与用于高速空间通信的光子组件相关的iXblue Photonics战略和路线图。
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