干涉式光纤陀螺在空间环境下受粒子辐射、电磁场等多种物理场共同影响, 使角速度输出误差劣化。文章通过分析光纤陀螺磁场误差主要来源, 推导了光纤陀螺磁场误差模型。基于磁场误差模型探究辐射对磁场误差相关参数的影响, 建立辐射诱导磁场误差变化理论模型。在此基础上, 通过影响机理分析和实验验证, 确定辐射主要通过影响维尔德常数和光纤应力双折射进而影响光纤陀螺输出零偏。进一步地, 通过搭建小型化光纤陀螺样机, 对保偏光纤环进行辐射处理并进行了相应磁场误差测试。测试结果表明, 光纤陀螺磁场误差随辐射总剂量发生变化, 其变化规律符合辐射诱导磁场误差变化模型。

结合卫星发射以及在轨运行过程中所处的环境条件, 对“积分球+匀光板+电磁光开关”形式的比值辐射计进行空间环境适应性设计.对结构薄弱环节进行强化加固设计, 通过降低器件功耗、表面热处理等方式保持比值辐射计在真空热环境下的温度稳定, 采用航天级光学涂层辅以结构屏蔽设计保证抗辐照能力.通过力学试验、热真空试验以及积分球光学涂层辐照试验进行验证.力学试验结果显示比值辐射计基频约为540 Hz, 振动前后比值辐射计辐射比变化小于0.31%, 证明比值辐射计具有良好的结构稳定性, 空间力学条件下的结构强度和刚度均满足基频大于100 Hz的设计要求.热真空试验过程中比值辐射计遥测输出稳定, 各功能模块均工作正常.辐照试验后, 比值辐射计光学涂层方向-半球反射比在485 nm波段的最大衰变小于2%, 红外波段无明显变化, 该衰变对定标器在轨应用性能的影响可以忽略.研究结果表明, 比值辐射计具有良好的空间环境适应性, 可在复杂空间环境下进行稳定、可靠的工作, 满足航天应用需求.

使用最新版本的Space Radiation 7.0软件对典型卫星轨道（包括地球同步轨道、中地轨道和低地轨道）的空间辐射环境进行提取和计算,分析不同空间天气和屏蔽条件下的轨道离子通量-能量谱和通量-线性能量沉积（LET）谱特点。以一款SOI SRAM为例,结合地面加速器重离子试验获得的单粒子翻转截面-LET值关系曲线,预计该器件的在轨软错误率（SER）,并分析关键参数对预计结果的影响规律和内在机理。结果表明,使用Space Radiation软件的四种输入模式获得的预计结果可相差5倍左右；灵敏区厚度的增大导致在轨SER降低数个数量级,原因为灵敏区厚度的设置与灵敏区平均投影面积和符合条件的空间离子通量的大小直接相关；漏斗长度的大小对预计结果有一定的影响。最后,对SER预计模型的适用性和发展趋势进行了讨论。

通过对半导体激光器辐射效应的分析, 得到了器件在空间环境中的损伤规律和退火规律。根据辐射效应的特点, 将器件的性能退化表示为泊松过程与指数过程的结合, 建立了基于马尔科夫过程的可靠性模型, 利用一步概率转移矩阵获得了故障概率分布函数、可靠度函数以及平均故障前时间的计算方式。根据已有数据, 对半导体激光器在空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真, 得到了总测试时间为100000h时器件的故障概率分布曲线, 计算得出平均故障前时间约为42758.9h, 此时器件可靠度为0.451。分析了不同时间条件下器件的状态概率分布律, 结果符合器件性能退化的一般规律, 能够描述出器件的失效过程。

针对始终处于加电状态工作模式的半导体激光器，通过分析单个粒子对器件的辐射过程，将空间辐射效应离散的描述为所有单粒子造成辐射效应的累积。考虑到粒子到达服从泊松过程的特点，建立了半导体激光器空间辐射效应性能退化模型。推导了器件可靠度函数以及平均故障前时间的表达式。对InGaAs多量子阱激光二极管在高轨空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真，得到了器件的光功率退化曲线。结果表明光功率退化量与辐射时间近似成正比例关系。由此提出了同时考虑辐射与退火效应条件下，器件的光功率退化速率，通过拟合得出该速率与空间辐射平均剂量率成正比。获得了半导体激光器的可靠度曲线，进而计算了器件的平均故障前时间。

基于空间辐射和器件辐射效应的特点，选取正态分布对辐射的剂量率和单位辐射剂量造成的性能退化量进行描述，得到了卫星光通信系统中半导体激光器的可靠度函数。进而以高轨空间辐射条件为背景，对器件的性能退化量进行了模拟，在模拟数据的基础上利用最大似然估计法计算性能退化量的分布函数，得到了器件的可靠度曲线以及平均寿命。最后分析了减少测试时间，以较少的样本数量进行估计的可行性。

通过对半导体激光器在空间环境中辐射损伤机理的分析，得到了器件在辐射条件下的性能退化规律以及辐射过程中的退火规律。在此基础上，建立了辐射应力加速寿命实验模型，获得了故障时间、加速因子、故障概率分布函数、概率密度函数和平均故障前时间的表达式。模拟了三组应力分别为100、50和10 Gy/s情况下器件的性能退化数据，进而对加速寿命实验模型的参数进行了估算，求得器件在0.03 Gy/s的正常应力条件下的故障时间为43862 h。基于威布尔故障分布，利用应力为50 Gy/s的加速试验模拟数据，得到了器件的故障概率分布函数以及平均故障前时间，其平均故障前时间约为39755.8 h。

随着通信技术的不断发展和世界各国对空间领域的高度重视，空间光通信技术已经成为全世界的研究热点之一。目前地面光通信的发展十分迅速，放大技术中的各种难点都已经取得重大突破，特别是基于光纤放大器的技术应用已十分广泛，技术也十分成熟。由于光纤类器件对空间的辐射环境十分敏感，要想采用地面已非常成熟的外调制技术，就必须考虑外调制技术中的核心器件掺铒光纤放大器(EDFA)在空间环境中应用的可行性并分析相应的抗辐射技术。首先分析了空间的辐射环境，并对其对EDFA性能的影响进行了理论分析，提出了采用包括退色心抗辐射技术、预辐射和载氢抗辐射技术和光纤制作工艺的抗辐射技术在内的办法来有效提高EDFA系统空间抗辐射的性能，为EDFA在空间光通信领域的应用提供了理论基础。实验研究表明，采用上述抗辐射方法，理论上可以给1550 nm的掺铒光纤(EDF)大约减少0.8 dB/km的辐射衰减量。

针对空间辐射环境进行了理论分析，并使用蒙特卡罗方法，对银河宇宙射线及典型太阳质子事件进行了模拟。通过分析常规屏蔽对空间辐射场及人体剂量的影响、屏蔽下的次级粒子产额等，验证了蒙特卡罗工具包Geant4应用于空间辐射防护研究的准确性。模拟发现: 在常规屏蔽厚度的情况下，对于太阳质子事件，由于其能量主要分布在低能量段(100 MeV以下)，屏蔽效果随屏蔽厚度的增加明显增大，1 g/cm2 Al等效厚度屏蔽皮肤剂量可降低至其初始剂量值的8%左右，10 g/cm2 Al等效厚度的屏蔽可降低至初始剂量值的048%左右; 而对于银河宇宙射线，由于其平均能量较高，屏蔽层的屏蔽作用并不明显，在浅层组织剂量甚至有所增加。