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用于先进地形激光测高计系统的光纤激光器系统

发布时间: 2017-09-10 10:21:18   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  先进地形激光测高计系统(ATLAS)有一个发射光学系统和一个接收望远系统,二者均有与光纤束/光纤阵列或单光纤光缆相连接的子系统。发射光学系统的采样组件用双芯光纤阵列和启动脉冲探测器相连接,且在连接端双芯光纤阵列尾部呈扇形分离为多个单光纤光缆。用一个连接端面呈扇形展开的四芯光纤阵列,将532纳米的LED光源导入至接收望远镜的精确位置处,作为在线校准测量使用。用单光纤光缆将接收望远系统的信号导入探测模块。 

  全部阵列式或单光缆式的航天级光纤光学产品最终都接入到Diamond公司的AVIM连接器当中,光缆选用W.L Gore FlexLite™公司的产品,光纤选用Polymicro Technologies公司(莫莱克斯公司)FV系列产品的阶跃折射率光纤,其纤芯直径分别可选择100μm,200μm,300μm,400μm,数值孔径(NA)均为0.22。地面测试组件包括FV400和Nufern 460HP,分别用于测试接收望远系统性能和整系统信号处理能力。光纤激光器系统设计借鉴了戈达德航天中心的相关成功任务经验,包括月球勘测轨道飞行器激光测距实验,其中涉及到互联的七芯光纤阵列;以及月球轨道激光测高计的设计,其中涉及到五芯光纤阵列的尾部扇形分离技术。对于ATLAS系统而言,用多个尾部呈扇形分离状态的双芯光纤阵列监测发射系统状态,同时将尾部呈扇形分离状态的四芯光纤阵列用于在线校准系统。光纤束/光纤阵列设计任务对于NASA和戈达德航天中心而言依然属于常规任务范畴。总的来说,共计有一束单光纤光缆和四组光纤束,分别用于连接以下子系统:启动脉冲时间测量系统、波长跟踪系统,以及实时校准测量系统。用十二组光纤束将接收望远镜接收的光信号传输至探测器(在光学滤光片组件前后各有六组),十二组光纤束(六组用于测试接收望远系统性能,六组用于测试探测系统性能)用于传输地面测试信号,主要用于系统运行性能测试。图8a所示为Diamond公司AVIM光纤阵列连接器图片,图中为定制钻箍,应用于在线校准系统中的四芯光纤阵列。图8b和8c为四芯光纤阵列端面的高清放大图像,背景照明光源分别为532nm绿光和白光。图8d是四芯光纤阵列尾部扇形分离的实际工程模块。 

  

  图8  a-d:a)Diamond公司 AVIM 光纤阵列连接器; b)四芯光纤阵列端面定位箍,背景照明光为532nm绿光; c)四芯光纤阵列端面定位箍,背景照明光为可见光; d)四芯光纤阵尾部扇形分离的工程模块。

  图9所示为一个双芯光纤阵列尾部呈扇形分离后,输出尾纤端面在背景照明光源为532nm条件下的高清放大图(图片中央位置处)。 

  

  图9  双光纤阵列尾部扇形分离,中央黑色背景小图为双光纤阵列定位箍。

  ATLAS系统中装配的所有光纤阵列都需要将光纤精确固定在定位箍内,所有生产出的光纤阵列均符合这些需求。所有光纤阵列或单光纤光缆产品的性能都经过大量的详细筛选和测试,特别是所有戈达德航天中心选用的航天级光纤光学产品,具体细节在此处不再赘述。然而需要注意的是,由于成本昂贵,戈达德航天中心开展的严格筛选测试大多应用于航天级光纤光学产品,在普通工业应用领域并未普及。对于一个商业企业而言,为诸如ATLAS的光纤光学系统提供相应产品是不可能盈利的,因此不能将这里讨论的实际生产过程定位为生产商业产品,必须得考虑生产商和客户双方的成本。 

  若凡编译自:  

  The fiber optic system for the Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS) instrument 

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