Un satellite peut faire un usage intensif d’émetteurs-récepteurs optiques.

Faisant fond sur son expertise dans la fabrication de modules de communication optiques embarqués pour la défense et l’aérospatiale, Reflex Photonics lance des émetteurs-récepteurs optiques résistants aux effets du rayonnement pour le marché de l’aérospatiale avec l’introduction des gammes de produits « protégés contre les rayonnements » LightSPACE et SpaceCONEX.

Description de l'application

Lorsque des composants tels que des émetteurs-récepteurs optiques embarqués sont déployés dans l’espace sur un satellite ou un engin spatial, ils sont exposés à des protons et à des ions lourds provenant des rayons cosmiques et des éruptions solaires. Le matériel déployé en LEO (orbite basse : altitudes de 500 à 2 000 km) doit donc être protégé contre les rayonnements, contrairement à la majorité du matériel électronique conçu pour un usage terrestre. Les particules chargées sont piégées par le champ électromagnétique terrestre sur deux zones principales appelées « ceintures de Van Allen ». La ceinture intérieure à une altitude de 500 à 6 000 km et chevauche l’orbite basse dans laquelle on trouvera la plupart des satellites concernés par cette application.

Les particules chargées sont piégées par le champ électromagnétique terrestre sur deux zones principales appelées « ceintures de Van Allen »

Le blindage n’est pas la solution

Si on accroît l’épaisseur du blindage d’un système, la fluence de protons de basse énergie sera réduite, alors que la fluence de protons d’énergie supérieure à 50 MeV sera à peine affectée. Bien que le blindage permette de réduire la fluence de protons de basse énergie, l’interaction entre les protons et le matériel de blindage génère un rayonnement secondaire.
Ce rayonnement prend la forme de rayons gamma, de neutrons, de protons, d’électrons, de particules alpha et de noyaux plus lourds. Les émetteurs-récepteurs optiques protégés contre les rayonnements LightSPACE et SpaceCONEX, qui ont une résistance intrinsèque aux rayonnements, se prêtent donc bien aux applications d’interconnexion optique dans les engins spatiaux en orbite basse.

Avantages des solutions optiques pour environnement spatial de Reflex Photonics

  • Respect des exigences de faibles dimension, poids et puissance consommée (SWaP) les plus élevées
  • Émetteur-récepteur le plus petit sur le marché et de faible poids
  • Soumis à des essais de résistance aux ions lourds
  • Soumis à des essais de résistance aux rayons gamma
  • Soumis à des essais de résistance aux protons de basse et haute énergie
  • Soumis à des essais d’acceptation de processus et de lot de la Coopération européenne à la normalisation dans le domaine spatial (ECSS)
  • Émetteur-récepteur optique en parallèle à 12 voies
  • Jusqu’à 12,5 Gbps/voie de −40 ºC à 100 ºC 
  • Taux d’erreur binaire : aussi bas que 10−15
  • Sensibilité : aussi élevée que 12 dBm

Émetteur-récepteur utilisé dans cette application

Émetteurs-récepteurs protégés contre les rayonnements LightSPACE

Émetteurs-récepteurs protégés contre les rayonnements LightSPACE 150G et LightSPACE 50G

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Émetteurs-récepteurs protégés contre les rayonnements LightSPACE

LightSPACE radiation hardened optical transceivers

Nous prenons toutes les menaces environnementales très au sérieux lorsqu’il s’agit de qualifier nos modules protégés contre les rayonnements. C’est pourquoi nous avons déployé tant d’efforts pour tester la résistance de nos émetteurs-récepteurs aux ions lourds, aux protons et aux rayons gamma. Les émetteurs-récepteurs protégés contre les rayonnements ou « pour environnement spatial » de Reflex Photonics sont conçus pour résister à des doses de rayonnement supérieures à 100 krad.
De plus, tous nos dispositifs sont soumis aux essais d’acceptation de processus et de lot ECSS et une présélection des composants est effectuée pour chaque lot d’émetteurs-récepteurs vendu pour cette application.

Sommaire des essais de rayonnement

Essai de rayonnement no 1

Essai de résistance aux protons : dose totale de rayonnements non ionisants (TNID)
Essai effectué à KVI – Université de Groningen, aux Pays-Bas.

Essai de rayonnement no 2

Essai de résistance aux ions lourds : effet et déclenchement d’une particule isolée (SEE et SEL)
Essai effectué à l’Université A&M du Texas, aux États-Unis.

Essai de rayonnement no 3

Essai de résistance aux rayons gamma avec cobalt 60 : dose totale de rayonnements ionisants (TID) (MILSTD883G, méthode 1019.7)
Essai effectué chez TRAD à Toulouse, en France.

Le LightSPACE a aussi réussi les qualifications standards LightABLE

  • Essais de résistance aux vibrations conformément à la norme MILSTD883, méthode 2007.3
  • Essais de résistance aux chocs mécaniques conformément à la norme MILSTD883, méthode 2002.4
  • Essais de résistance aux chocs thermiques conformément à la norme MILSTD883, méthode 1011.9
  • Essais de résistance à la chaleur humide conformément à la norme MILSTD202, méthode 103B
  • Essais de résistance à la conservation au froid conformément à la norme MILSTD810, méthode 502.5
  • Essais de cyclage thermique conformément à la norme MILSTD883, méthode 1010.8

Références

Stephen Buchner, Paul Marshall, Scott Kniffin et Ken LaBel. « Proton testing guidelines », NASA/Goddard Space Flight Center, 2002.
Doug Sinclair et Jonathan Dyer. « Radiation Effects and COTS Parts in SmallSats », SSC, 2013.