2014 年，阿丽亚娜 6 号火箭开发计划启动，以响应 SpaceX 积极的商业战略，目标是让欧洲航天局保持突然受到挑战的领导地位。与阿丽亚娜 5 号相比，阿丽亚娜 6 号每次飞行的成本节省目标为 50%。这应该归功于重组的组织和几项关键创新。其中一项重要的技术创新是使用Opto-pyrotechnics技术来控制发射的关键阶段。

IDQ 自 2017 年起参与该计划，旨在开发定制和高性能地面测试设备，该设备能够对与Opto-pyrotechnic系统相关的阿丽亚娜 6 号控制系统的整个光纤网络进行完整性和性能监控。

阿丽亚娜 6 号火箭上的pytotechnic控制系统是一项技术突破。独特的全光纤opto-pyrotechnic控制和指挥系统提供了更高的性能和显著的成本节约。

在太空中，pyrotechnic技术既用于发射器也用于卫星，传统上基于带有起爆药的electro-pyrotechnic装置。此类装置用于触发飞行的不同阶段，从点火到助推器和级间分离，一直到钝化甚至任务中立。

阿丽亚娜 6 号火箭上的全光学opto-pyrotechnic系统在集成和采购方面显著降低了成本，并为装配现场和发射台提供了更安全的工作环境。它使用高功率激光二极管，通过光纤网络连接到低能量光学雷管。这些设备也相对简单、非常轻巧、紧凑，从而节省了重量和成本，同时以极少的输入能量提供高度可靠的近乎瞬时的响应。这是光火系统首次成功集成并应用于欧洲航天发射器。

光纤还具有其他重要优势。光纤易于测试，例如，可以准确测量其传输性能。而且，光纤完全不受电磁干扰的影响。

阿丽亚娜 5 号和之前的项目面临的挑战之一是，使用传统的electro-pyrotechnics需要非常严格和复杂的安全措施，这使得发射装置的组装和测试阶段非常危险、耗时长，最终成本非常高。光纤对电磁干扰的免疫力大大降低了事故风险水平，对进入场地的限制也更少。

复杂的opto-pyro光纤网络由数十条线路和多个连接器组成，需要在火箭组装期间以及在发射前几天在发射台上进行最终测试之前进行测试和验证。这应该是自动完成的，可能不需要人工干预。

光时域反射仪 (OTDR) 是此类测试和测量的一种颇具吸引力的技术，因为它可以提供完整性信息以及插入和背向反射损耗曲线，具有高空间分辨率和事件/故障定位。

opto-pyro技术的优势

• 降低采购成本（光纤与铜线相比）
• 减少总质量和体积
• 操作简单，安装快捷
• 抗电磁干扰（EMI 和 ESD）
• 更安全、无危险的测试可能性

但是，传统的 OTDR 系统无法满足opto-pyro应用对测量性能的要求：厘米级空间分辨率、多个有损连接器的存在、自由空间光学安全屏障、准实时测量以及由于每条线路末端的光学雷管而对激光功率的严格限制。灵敏度要求比市售 OTDR 系统所能达到的灵敏度高出大约两个数量级。

这正是 IDQ 参与其中的地方。

解决方案：基于超高分辨率和自主 OTDR 的完整性监测系统

自成立以来，ID Quantique 一直致力于单光子检测和光子计数技术及应用的开发和应用。凭借这种独特的专业知识和技能，ID Quantique 于 2017 年与 ArianeGroup 签订合同，开发一种定制的专用地面测试设备，用于基于光子计数 OTDR 技术监测 Ariane 6 光纤控制系统网络的完整性和性能，这是满足 ESA 高性能要求的唯一选择。

对于这个项目，IDQ 团队使用 IDQ 的ID281 SNSPD（超导纳米线单光子探测器）作为光子计数 OTDR 系统的基础。该系统集成了 IDQ 的时间控制器系列电子器件和皮秒脉冲激光源技术，以实现所需的灵敏度和空间分辨率，并配有多通道开关，可在几秒钟内自动扫描复杂opto-pyro光纤网络的所有通道。专门开发的控制和分析软件既可以控制测量，也可以根据预设的通道配置对记录的背向散射曲线进行分析，包括分段衰减阈值和背向反射。该软件可以自动检测和定位任何异常损耗、光纤衰减或背向反射，并记录在自动生成的测试报告中。

带有控制软件的完整多通道交钥匙解决方案

超快半导体脉冲激光器

• 超低功率激光要求 – 100 ps 脉冲宽度
• 不存在影响光opto-pyro系统的风险

 ID281 超导纳米线单光子检测 (SNSPD)

• 低温 SNSPD 解决方案 – 0.8 K 探测器
• 高量子效率、对偏振不敏感
• 低噪音（低暗计数）
• 恢复时间快（限于无死区）

光子计数和计时电子器件

• 实时控制测量
• 保证所有光纤部分的空间精度为 +/- 1 cm

专用控制软件

• 具有性能分析的自动测试
• 自生成测试报告
• 检测到异常光纤状况时发出警报

   

交钥匙解决方案保证：

• 整个光学pyro-lines的端到端验证
• 准实时测量
• 自动测试和性能分析，无需人工干预
• 超高分辨率（厘米级空间分辨率）和无与伦比的动态范围（>70 dB）
• 操作绝对安全（光学雷管零风险）
• 实时识别完整性问题和系统性能
• 完全符合严格的发射台安全要求

有什么要求？

一套交钥匙解决方案，具有传统方法无法实现的测量精度（厘米级空间分辨率），集成了完整性问题的超快速检测。监控解决方案需要设计为自动化测试，尽量减少或完全不进行人工干预，并提供自动生成的测试报告（通过/失败），并识别和定位问题。

单光子技术有哪些优势？

单光子检测（更具体地说是 SNSPD）是这种高性能 OTDR 的基本支持技术，因为它提供了极高的光检测灵敏度、高定时精度、短死区时间和高动态范围。

该解决方案用在何处？

IDQ 地面测试设备在库鲁以及欧洲不同的阿丽亚娜 6 号组装基地使用。

2024 年7月 9 日阿丽亚娜 6 号首次发射成功

阿丽亚娜 6 号从圭亚那航天中心完成首次飞行。这是欧洲航天领域的巨大成功。ID Quantique 非常自豪能够参与这一革命性项目，这标志着 IDQ 的 SNSPD 首次全面实现工业应用。