本文发表于2022年4月15日的《Journal of Lightwave Technology》期刊，题为《Parameters Optimization of ASE Source for the Improvement of Optical Power Stability in Space Radiation Environment》。该研究由北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的Shen Tan、Yan Li、Xiaowei Wang、Zhizhong Jin、Haoshi Zhang和Jing Jin共同完成。研究得到了中国航空科学基金的支持（项目编号：20170851007）。
该研究的主要领域是光纤陀螺仪（Interferometric Fiber Optic Gyroscope, IFOG）中的放大自发辐射光源（Amplified Spontaneous Emission, ASE）在空间辐射环境中的性能优化。IFOG因其低质量、低功耗、高精度和高可靠性等优点，广泛应用于卫星姿态控制等空间任务中。然而，在轨期间，IFOG组件会面临各种类型的离子辐射，这些辐射会导致IFOG性能下降。ASE光源作为IFOG的核心组件，其输出功率的稳定性对IFOG的性能至关重要。研究表明，ASE光源中的掺铒光纤（Erbium-Doped Fiber, EDF）对离子辐射非常敏感，辐射会在EDF中产生色心（color centers），增加泵浦光和信号光的吸收，导致辐射诱导衰减（Radiation-Induced Attenuation, RIA），进而影响ASE光源的输出功率稳定性。
目前，减少辐射影响的主要方法包括安装铝屏蔽层和优化ASE光源参数。然而，铝屏蔽层会增加体积和重量，不利于小型化需求。相比之下，ASE光源参数优化具有独特的优势。以往的研究主要集中在改进ASE光源结构、光谱形状修整和光漂白等技术上，但尚未有研究同时考虑色心生成和退火过程来提升ASE光源的抗辐射性能。因此，本研究旨在通过建立ASE光源参数优化模型，提升ASE光源在空间辐射环境中的输出功率稳定性。
研究首先基于ASE光源的速率方程和EDF的RIA模型，建立了高剂量率（30 Gy/min）下的ASE光源参数优化模型，并将其成功推广到低剂量率（0.06 Gy/min）下。研究流程包括以下几个步骤：
研究的主要结果包括： 1. 模型验证：实验结果表明，高剂量率下建立的模型能够成功外推到低剂量率下，且模拟结果与实验数据吻合良好（拟合系数达到0.991）。 2. 光谱分析：研究发现，EDF的光谱形状对ASE光源的输出功率稳定性有显著影响。在低剂量率下，ASE光源的输出光谱呈现双峰结构，其中左峰（1530 nm波段）对辐射的敏感性较低，更适合空间应用。 3. 参数优化：通过优化ASE光源的泵浦功率和光纤长度，研究成功将ASE光源的输出功率波动控制在3%以内，适用于辐射剂量为300 Gy的空间环境。
该研究为提升ASE光源在空间辐射环境中的输出功率稳定性提供了理论依据和实验验证。通过建立参数优化模型，研究不仅提高了ASE光源的抗辐射性能，还为IFOG在空间任务中的应用提供了技术支持。此外，研究还揭示了EDF中色心生成和退火过程对ASE光源性能的影响，为未来进一步优化光纤光源的抗辐射性能提供了新的思路。
该研究通过建立ASE光源参数优化模型，成功提升了ASE光源在空间辐射环境中的输出功率稳定性。研究不仅为IFOG在空间任务中的应用提供了技术支持，还为光纤光源的抗辐射性能优化提供了新的研究方向。