空间光通信用耐辐照掺铒/铒镱共掺光纤研究进展

折胜飞，梅 林，周振宇，侯超奇，郭海涛

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安710119

2. 中国科学院大学，北京100049

3. 中科信工程咨询（北京）有限责任公司，北京100039

随着世界各国对空间领域的高度重视，空间光通信技术已经成为全世界研究的热点之一. 空间光通信具有极高的传输速率、极大的通信容量、良好的保密性、不需要无线电频率使用许可、体积小、重量轻等优点，成为未来空间链路的发展方向，引发各航天强国的研究热潮[1-3]. 在空间光通信系统中，采用半导体激光器作为信号光源在结构和可靠性上具备无可匹敌的优势，但因为空间光通信传输距离很长，所以该方法无法满足空间光通信高速率、大容量、长距离传输的要求[3-5]. 光纤放大器具有抗电磁干扰、紧凑轻质、电光转换效率高、免调试维护等优势，成为卫星光通信系统中信息和能量传输的理想器件[1-5]. 尤其是掺铒光纤放大器（erbium-doped fiber amplifier, EDFA）和铒镱共掺光纤放大器（erbium-ytterbium codoped fiber amplifier, EYDFA）的出现，降低了信号光源对功率的要求，大大提高了空间激光通信的中继距离，在空间光通信系统中发挥着重要作用[5-6].

然而，当EDFA 和EYDFA 长时间暴露在地球空间轨道恶劣的辐照环境中时，会受到宇宙中的带电粒子（正负电子、质子、α粒子等）和高能电磁辐射（X 射线、γ射线）的综合作用，尤其是增益光纤在辐照环境会引起辐照损伤，而在光纤内部形成色心，使信号光在光纤放大器内的传输损耗急剧增加，导致光……