光纤陀螺已成为航天器惯性导航与姿轨控制的主选器件。经过几十年的技术攻关，北京航空航天大学形成了成熟的光纤陀螺技术体系，研制了适用于各种空间应用需求的光纤陀螺系列产品。对北京航空航天大学光纤陀螺空间应用的若干关键技术加以综述。基于高可靠和小型化要求，介绍了双光源四轴光纤陀螺方案，阐述了光纤陀螺在轨故障诊断技术；为进一步实现小型化，介绍了小型三轴一体光纤陀螺配置方案以及利用时分复用技术实现的最简三轴陀螺配置方案；介绍了进一步提高组件级抗辐照性能的基于保偏光子晶体光纤的光纤陀螺方案。基于上述关键技术和配置方案的系列光纤陀螺产品，已在数十次空间任务中发挥了重要作用。

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。

红外地球敏感器是卫星控制分系统的重要姿态测量部件，提供卫星相对于地球辐射圆盘俯仰和滚动方向的姿态信息。为进行新一代微型红外地球敏感器研制，开展了基于FPGA 的微型红外热电堆探测器空间应用研究，介绍了红外热电堆技术，采用探测器技术指标，对探测器的圆环效应、温度补偿、响应补偿、非均匀校正、盲元处理进行了研究，实现了红外地球敏感器图像处理系统的方案设计与FPGA 设计。测试结果表明，姿态测量偏差小于0.2?，基于FPGA 微型红外热电堆探测器设计，能够应用于卫星姿态测量，具有小型化、低功耗、低成本特点，具有替代传统机械扫描式红外地球敏感器潜力，具有广阔的应用前景。

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。

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。

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。

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。

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。