【資訊】上海光機(jī)所研發(fā)下一代單光子探測空間激光雷達(dá)光源

2025-03-17 17:42:25

　　讓-空間激光雷達(dá)的心臟更加強(qiáng)大：上海光機(jī)所研發(fā)下一代單光子探測空間激光雷達(dá)光源

　　激光雷達(dá)作為一種新型主動遙感探測技術(shù)和工具，具有精度高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地被用于空間對地觀測(如圖1)以及深空探測等相關(guān)領(lǐng)域。空間激光雷達(dá)如同科學(xué)家的眼睛，幫助科學(xué)家完成一件件困難的任務(wù)，如繪制月球表面三維數(shù)據(jù)圖，監(jiān)測地球南北兩極冰川的變化，觀察地球表面森林植被覆蓋等，為人類探索未知世界做出貢獻(xiàn)。

　　圖1 對地觀測激光雷達(dá)(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

　　但是，已有的空間激光雷達(dá)多采用低重頻、高峰值功率的激光器，隨著單光子探測技術(shù)的應(yīng)用，雖然降低了對空間激光器單脈沖能量的要求，但要求空間激光器有更高的脈沖重復(fù)頻率，更窄的激光脈沖，更好的光束質(zhì)量及穩(wěn)定性等，因此研究高重頻、窄脈寬、高光束質(zhì)量與穩(wěn)定性激光光源越來越重要。

　　近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所孟俊清研究員課題組針對光子探測模式空間激光雷達(dá)，設(shè)計(jì)出了一種結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、高光束質(zhì)量輸出的高重頻窄脈寬全固態(tài)電光調(diào)Q激光器(如圖2)，可作為下一代單光子探測空間激光雷達(dá)的光源。具體研究成果發(fā)表在中國激光第六期。

　　圖2激光器結(jié)構(gòu)圖

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的激光器采用適于空間應(yīng)用的電光調(diào)Q驅(qū)動器，在激光二極管側(cè)面抽運(yùn)下，得到了平均功率1.15W，脈沖頻率1kHz，脈沖寬度為1.3ns的激光輸出。光束質(zhì)量良好，質(zhì)量因子為Mx2=1.20.My2=1.23.針對空間應(yīng)用的需求，采用了正交雙porro棱鏡諧振腔結(jié)構(gòu)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在垂直于棱鏡棱線方向上，激光輸出在諧振腔達(dá)到15mrad的失諧時(shí)仍可保持80%的能量輸出。采用四分之一波片和偏振分光棱鏡來耦合輸出激光，有效地降低了電光開光所需電壓，并優(yōu)化了腔內(nèi)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。 研究人員表示后續(xù)將進(jìn)行樣機(jī)的組裝與真空環(huán)境試驗(yàn)，老化試驗(yàn)等方面的研究，并將進(jìn)一步提高激光器的輸出指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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