Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Photoelectric Engineering, Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, Key Laboratory of Gravitational Wave Precision Measurement of Zhejiang Province, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
2 Key Laboratory of Space Active Opto-Electronics Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
3 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
4 School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A hertz-linewidth ultra-stable laser (USL), which will be used to detect the clock transition line, in a strontium optical clock will be launched into the China Space Station (CSS) in late 2022. As the core of the USL, an interference-filter-based external-cavity diode laser (IF-ECDL) was developed. The IF-ECDL has a compact, stable, and environmentally insensitive design. Performances of the IF-ECDL are presented. The developed IF-ECDL can pass the aerospace environmental tests, indicating that the IF-ECDL can be suitable for space missions in the CSS.
external-cavity diode laser interference filter space application Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021407
1 中国科学院 国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100190
3 Synopsys(北京)有限公司, 北京 100086
针对国内星载数传发射机无法实现载波频率灵活可变的问题, 提出了一种可配置输出频率的载波源方案。采用现场可编程门阵列(FPGA)和数模转换器(DAC)相结合, 实现参考频率高精度可变且灵活配置锁相环(PLL)中鉴相器的鉴相频率, 使载波源输出频率可程控配置。实测结果表明, 载波源可实现任意配置X波段8.025~8.4 GHz的输出中心频点, 相位噪声优于-66 dBc/Hz@100 Hz、-75 dBc/Hz@1 kHz 、-80 dBc/Hz@10 kHz、-95 dBc/Hz@100 kHz、-120 dBc/Hz@1 MHz, 杂散抑制度优于-74 dBc, 频率分辨率小于10 Hz。相关电路替代专用直接数字频率合成(DDS)芯片的功能, 能适应空间应用环境。
星载数传发射机 载波源 锁相环(PLL) X波段 直接数字频率合成(DDS) 空间应用环境 space-borne data transmitter carrier source phase-locked loop(PLL) X-band direct digital frequency synthesis(DDS) space application environment
红外与激光工程
2020, 49(11): 20201046
强激光与粒子束
2020, 32(8): 083004
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州 310024
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**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。
激光光学 有源光纤 耐辐照 色心 辐射诱导损耗 空间应用
1 中国科学院国家授时中心, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
空间窄线宽激光器作为空间锶光钟的本地振荡源,决定了空间锶原子光钟的中短期稳定度。由于空间站的载荷资源有限,空间窄线宽激光器光学系统既要满足空间光钟参考跃迁的功能要求,又要考虑体积、重量等因素。此外,由于空间窄线宽激光器系统对功耗、热耗都有严格的要求,在激光源输出光功率一定的条件下提高系统光功率的利用率,是保证后续光路光功率需求的关键。为了减小体积,减轻系统重量,采用小型化光学组件构建系统光路;为提高系统光功率的利用率,采用短焦双透镜方案,在此基础上构建该光学功能单元的实验平台。结果显示:声光调制器的单通衍射效率大于90%,双通衍射效率大于70%。对声光调制器驱动信号进行扫描,在±20 MHz扫描范围内,光纤耦合效率变化了50%,基本满足了空间和功率上的应用要求。
激光器 窄线宽激光 声光调制器 频率调谐带宽 空间应用
1 北京石油化工学院 精密电磁装备与先进测量技术研究所,北京 102617
2 p北京石油化工学院 磁悬浮轴承研发与精密制造中心,北京 102617
3 装备学院 航天装备系,北京 101416
针对磁悬浮陀螺飞轮用显式洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性差的问题,提出了一种磁钢内置的隐式洛伦兹力磁轴承,并采用三维有限元法对两种方案的气隙磁密进行比较分析。隐式方案的气隙磁密在周向和纵向的变化率分别为0.8%和8.4%,远优于显式方案的15.0%和23.7%。利用磁场分割法对隐式方案的磁阻进行了区域分割,采用积分法精确计算各区域磁阻,建立了磁轴承磁路数学模型,得到了影响偏转电流刚度的关键结构参数,并基于有限元法对隐式方案形状及结构参数进行详细优化。结果表明,在不恶化气隙磁密变化率的前提下,优化前后绕组区域的最大磁密和最小磁密分别从0.404 T和0.368 T增加至0.464 T和0.427 T,增幅为14.6%和16.0%。根据优化结果研制了一台隐式洛伦兹力磁轴承,并进行了气隙磁密和偏转电流刚度实验测试,测试结果与设计结果相符,对洛伦兹力磁轴承的设计具有重要意义。
磁悬浮陀螺飞轮 磁轴承 洛伦兹力 有限元分析 空间应用 magnetic bearing gyrowheel magnetic bearing Lorentz force finite element analysis space application
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
对780 nm声光调制器(AOM)的温度响应进行了详细的理论计算,发现AOM衍射光偏振角的温度响应系数远大于衍射效率和衍射角的温度响应系数。针对AOM衍射光偏振角的温度响应,在地面实验室环境下对其进行了实验验证。在空间微重力环境下,AOM的温度响应可能会成为制约空间项目光学平台工作温度范围和性能指标提高的主要因素之一。基于AOM在实际空间应用中的脉冲工作模式,通过仿真建模给出了AOM声光晶体温度随环境温度的变化曲线,并给出了优化措施。
测量 声光调制器 温度响应 空间应用 激光冷却
红外辐射面源黑体应用于特定红外特性目标的模拟, 各种红外探测、制导系统的外场测试。随着空间应用的红外成像器的口径的增大, 红外辐射面源的口径也相应增大, 为了保证超大辐射面黑体的性能指标满足要求, 必须对其在真空低温条件下进行性能校准。但目前国内还没有相应计量标准, 无法保证测试结果的准确可靠。设计了一种真空低温环境下超大面源黑体现场校准装置, 实现对超大面源黑体的发射率、辐射温度、温场均匀性、温度稳定性等性能参数的校准, 并取得了较好的试验结果, 实现了真空低温环境下超大面源黑体的参数校准。
真空低环境 空间应用 超大面源黑体 校准 vacuum cryogenic environment space application extra-large radiation area blackbody calibration 红外与激光工程
2017, 46(7): 0717002