CN115549778B - 多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置 - Google Patents
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Abstract
多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，涉及无线高速激光通信技术领域，为了解决现有技术无法适用于面对随机大功率范围抖动多通道光前置放大器的测试，也无法满足航天辐照环境的测试问题，该装置包括：测试电脑一、多通道激光器、密集波分复用器、电子可调光衰减器、模拟信号发射器、1×2光开关、被测光前置放大器、测试电脑二、辐射测试箱、2×2光开关一、解波分复用器、N×1光开关、2×2光开关二、光谱分析仪和光功率计；可模拟大范围随机输入功率的多通道波长测试条件：被测光前置放大器要面对随机大范围功率抖动，配合多通道激光器、密集波分复用器、电子可调光衰减器可实现功能；辐照环境模拟：按照要求可测量不同辐射量下的光放大器参数。
Description
技术领域
本发明涉及无线高速激光通信技术领域，具体涉及一种多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置。
背景技术
近年来，天基及地面目标的高时空分辨率空间相机成为现代光学观测领域研究的热点。由于现有空间相机等载荷的高光谱、高空间分辨率等原因，载荷单位时间将产生大量高像素图像或高清晰视频，为此载荷舱存在海量数据实时传输的迫切需要(几百吉比特每秒，甚至更高)，目前舱间无线微波通信的带宽满足不了如此超高速率的通信要求。而光通信因其通信速率高、体积小、重量轻等优点成为了较优的选择。不过平台舱和载荷舱之间存在将为随机旋转对准状态，为此光纤通信的使用受到了较大限制，而无线光通信以自由空间为信道，如果光轴无法实时对准，将造成接收端功率抖动范围随机且比较大(≥10dB)。为此需要有面向随机大输入功率范围的光前置放大器，另外光前置放大器需要满足多通道同时放大的同时并具有航天环境适应性，特别是光前置放大器中包含掺杂光纤等光纤器件，容易受到航天辐照影响，导致增益下降等恶化，影响光通信正常工作。
我国国家标准(GB/T 16850.1-1997，GB/T 16850.2-1999，GB/T 16850.3-1999)给出了光纤放大器试验方法基本规范，具体包括增益参数、功率参数、噪声参数的试验方法。不过该方法针对传统光纤链路中光纤放大器参数。无法适用于面对随机大功率范围抖动多通道光前置放大器的测试，也无法满足航天辐照环境的测试。
发明内容
本发明为解决现有技术无法适用于面对随机大功率范围抖动多通道光前置放大器的测试，也无法满足航天辐照环境的测试问题，提出了一种多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置。
本发明解决技术问题的方案是：
多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征是，该装置包括：测试电脑一、多通道激光器、密集波分复用器、电子可调光衰减器、模拟信号发射器、1×2光开关、被测光前置放大器、测试电脑二、辐射测试箱、2×2光开关一、解波分复用器、N×1光开关、2×2光开关二、光谱分析仪和光功率计；
所述测试电脑一通过电缆连接多通道激光器，多通道激光器多路光纤输出与密集波分复用器的多路光纤输入端光纤连接，其中多通道激光器输出波长与密集波分复用器的通道波长一一对应；密集波分复用器的光纤输出端依次和电子可调光衰减器、1×2光开关光纤连接；被测光前置放大器位于辐射测试箱内，1×2光开关输出端口a通过穿舱法兰与被测光前置放大器输入端连接，1×2光开关输出端口b在辐射测试箱外部通过光纤连接2×2光开关一输入端口c；被测光前置放大器输出端通过穿舱法兰光纤连接2×2光开关一输入端口d，测试电脑二通过穿舱法兰电缆连接被测光前置放大器，用于控制及遥测信号；2×2光开关一输出端口e与2×2光开关二输入端口g光纤连接，2×2光开关一输出端口f与解波分复用器输入端光纤连接；解波分复用器的N个输出端与N×1光开关的输入端一一光纤连接；N×1光开关的输出端与2×2光开关二输入端口h光纤连接，而2×2光开关二的两个输出端口分别与光谱分析仪和光功率计光纤连接。
所述测试电脑一及测试电脑二为普通工业电脑，通过类似R232控制及遥测多通道激光器及被测光前置放大器。
所述多通道激光器为多个激光器模块组合，波长符合密集波分复用光通信要求。
所述密集波分复用器用于多路波长合波，波长符合密集波分复用光通信要求。
所述电子可调光衰减器为电控光衰减器，利用电信号控制光衰减量，符合光信号时域及频域特性。
所述模拟信号发射器产生驱动电信号，电信号可用于控制电子可调光衰减器。
所述辐射测试箱可为内部含Co60辐射源，可产生可调辐射量。
所述光功率计为光电型光功率计，可实时并采样记录输入的光功率值。
所述光谱分析仪为光纤光谱分析仪，波长精度及分辨率应大于光前置放大器测试要求。
本发明的有益效果是：
1)基于电控光衰减器和模拟信号发射器模拟舱间通信接收端功率随机和较大抖动范围，从而可模拟大范围随机输入功率的多通道波长测试条件；
2)在原有传统光前置放大器基础上增加辐射测试箱，可实现辐照环境模拟：按照要求可测量不同辐射量下的光放大器参数。
附图说明
图1为本发明多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1所示，多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，该装置包括：测试电脑一1、多通道激光器2、密集波分复用器3、电子可调光衰减器4、模拟信号发射器5、1×2光开关6、被测光前置放大器7、测试电脑二8、辐射测试箱9、2×2光开关一10、解波分复用器11、N×1光开关12、2×2光开关二13、光谱分析仪14、光功率计15。
所述测试电脑一1通过电缆连接多通道激光器2，多通道激光器2多路光纤输出与密集波分复用器3的多路光纤输入端光纤连接，其中多通道激光器2输出波长与密集波分复用器3的通道波长一一对应。密集波分复用器3的光纤输出端依次和电子可调光衰减器4、1×2光开关6光纤连接。被测光前置放大器7位于辐射测试箱9内，1×2光开关6输出端口a通过穿舱法兰与被测光前置放大器7输入端连接，1×2光开关6输出端口b在辐射测试箱9外部通过光纤连接2×2光开关一10输入端口c。被测光前置放大器7输出端通过穿舱法兰光纤连接2×2光开关一10输入端口d，测试电脑二8通过穿舱法兰电缆连接被测光前置放大器7，用于控制及遥测信号。2×2光开关一10输出端口e与2×2光开关二13输入端口g光纤连接，2×2光开关一10输出端口f与解波分复用器11输入端光纤连接。解波分复用器11的N个输出端与N×1光开关12的输入端一一光纤连接。N×1光开关12的输出端与2×2光开关二13输入端口h光纤连接，而2×2光开关二13的两个输出端口分别与光谱分析仪14、光功率计15光纤连接。
所述测试电脑一1及测试电脑二8为普通工业电脑，通过类似R232控制及遥测多通道激光器及被测光前置放大器。
所述多通道激光器2为多个激光器模块组合，波长符合密集波分复用光通信要求。
所述密集波分复用器3用于多路波长合波，波长符合密集波分复用光通信要求。
所述电子可调光衰减器4为电控光衰减器，利用电信号控制光衰减量，符合光信号时域及频域特性。
所述模拟信号发射器5产生驱动电信号，电信号可用于控制电子可调光衰减器。
所述辐射测试箱9可为内部含Co60辐射源，可产生可调辐射量。
所述光谱分析仪14为光纤光谱分析仪，波长精度及分辨率应大于光前置放大器测试要求。
所述光功率计15为光电型光功率计，可实时并采样记录输入的光功率值。
本发明的工作流程如下：
如图1所示，测试电脑一1控制多通道激光器2开机并调节激光器输出的路数及功率。从多通道激光器2输出的多路激光信号经过密集波分复用器3合束为一路。合束后的激光信号经过模拟信号发射器驱动的电子可调光衰减器4衰减得到动态衰减激光信号。信号通过1×2光开关6导通的输出端口a进入被测光前置放大器7放大。测试电脑二8控制并遥测被测光前置放大器7，被测光前置放大器7位于辐射测试箱9中，辐射测试箱9提供不同辐射量级辐射覆盖被测光前置放大器7。经过被测光前置放大器7的放大光信号再次经过2×2光开关一10(输入端口1及输出端口1导通)和2×2光开关二13(输入端口1及输出端口2导通)到达光功率计15。光功率计15可以测试在不同动态衰减激光信号及不同辐射量情况下的放大后所有波长光功率数值及稳定性。
在上述操作基础上切换导通2×2光开关一10输入端口c及输出端口2、2×2光开关二13输入端口d及输出端口e导通。同时依次导通N×1光开关12的输入端。通过光谱分析仪14测试不同功率输入情况下在不同动态衰减激光信号及不同辐射量情况下每个单波长光谱信息。
而后控制导通1×2光开关6导通的输出端口a、2×2光开关一10输入端口d通过光谱分析仪14测试不同功率输入情况下无放大及辐射条件下的每个单波长光谱信息。
通过对比计算是否经过放大及辐射的每个单波长光谱信息，可以得到每个单波长的增益及噪声系统。
Claims (9)
1.多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征是，该装置包括：测试电脑一(1)、多通道激光器(2)、密集波分复用器(3)、电子可调光衰减器(4)、模拟信号发射器(5)、1×2光开关(6)、被测光前置放大器(7)、测试电脑二(8)、辐射测试箱(9)、2×2光开关一(10)、解波分复用器(11)、N×1光开关(12)、2×2光开关二(13)、光谱分析仪(14)和光功率计(15)；
所述测试电脑一(1)通过电缆连接多通道激光器(2)，多通道激光器(2)多路光纤输出与密集波分复用器(3)的多路光纤输入端光纤连接，其中多通道激光器(2)输出波长与密集波分复用器(3)的通道波长一一对应；密集波分复用器(3)的光纤输出端依次和电子可调光衰减器(4)、1×2光开关(6)光纤连接；被测光前置放大器(7)位于辐射测试箱(9)内，1×2光开关(6)输出端口a通过穿舱法兰与被测光前置放大器(7)输入端连接，1×2光开关(6)输出端口b在辐射测试箱(9)外部通过光纤连接2×2光开关一(10)输入端口c；被测光前置放大器(7)输出端通过穿舱法兰光纤连接2×2光开关一(10)输入端口d，测试电脑二(8)通过穿舱法兰电缆连接被测光前置放大器(7)，用于控制及遥测信号；2×2光开关一(10)输出端口e与2×2光开关二(13)输入端口g光纤连接，2×2光开关一(10)输出端口f与解波分复用器(11)输入端光纤连接；解波分复用器(11)的N个输出端与N×1光开关(12)的输入端一一光纤连接；N×1光开关(12)的输出端与2×2光开关二(13)输入端口h光纤连接，而2×2光开关二(13)的两个输出端口分别与光谱分析仪(14)和光功率计(15)光纤连接。
2.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述测试电脑一(1)及测试电脑二(8)为普通工业电脑，通过类似R232控制及遥测多通道激光器及被测光前置放大器。
3.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述多通道激光器(2)为多个激光器模块组合，波长符合密集波分复用光通信要求。
4.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述密集波分复用器(3)用于多路波长合波，波长符合密集波分复用光通信要求。
5.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述电子可调光衰减器(4)为电控光衰减器，利用电信号控制光衰减量，符合光信号时域及频域特性。
6.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述模拟信号发射器(5)产生驱动电信号，电信号可用于控制电子可调光衰减器。
7.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述辐射测试箱(9)可为内部含Co60辐射源，可产生可调辐射量。
8.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述光谱分析仪(14)为光纤光谱分析仪，波长精度及分辨率应大于光前置放大器测试要求。
9.根据权利要求1所述的多通道航天级光前置放大器辐照环境测试装置，其特征在于，所述光功率计(15)为光电型光功率计，可实时并采样记录输入的光功率值。
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