上海光机所研发下一代单光子探测空间激光雷达光源

激光雷达作为一种新型主动遥感探测技术和工具，具有精度高、分辨率高等优点，越来越多地被用于空间对地观测(如图1)以及深空探测等相关领域。空间激光雷达如同科学家的眼睛，帮助科学家完成一件件困难的任务，如绘制月球表面三维数据图，监测地球南北两极冰川的变化，观察地球表面森林植被覆盖等，为人类探索未知世界做出贡献。

图1 对地观测激光雷达(图片来自网络)

但是，已有的空间激光雷达多采用低重频、高峰值功率的激光器，随着单光子探测技术的应用，虽然降低了对空间激光器单脉冲能量的要求，但要求空间激光器有更高的脉冲重复频率，更窄的激光脉冲，更好的光束质量及稳定性等，因此研究高重频、窄脉宽、高光束质量与稳定性激光光源越来越重要。

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所孟俊清研究员课题组针对光子探测模式空间激光雷达，设计出了一种结构紧凑、稳定性好、高光束质量输出的高重频窄脉宽全固态电光调Q激光器(如图2)，可作为下一代单光子探测空间激光雷达的光源。具体研究成果发表在中国激光第六期。

图2激光器结构图

实验设计的激光器采用适于空间应用的电光调Q驱动器，在激光二极管侧面抽运下，得到了平均功率1.15W，脉冲频率1kHz，脉冲宽度为1.3ns的激光输出。光束质量良好，质量因子为Mx2=1.20，My2=1.23。针对空间应用的需求，采用了正交双porro棱镜谐振腔结构，经实验验证，在垂直于棱镜棱线方向上，激光输出在谐振腔达到15mrad的失谐时仍可保持80%的能量输出。采用四分之一波片和偏振分光棱镜来耦合输出激光，有效地降低了电光开光所需电压，并优化了腔内结构，使得系统结构紧凑。 研究人员表示后续将进行样机的组装与真空环境试验，老化试验等方面的研究，并将进一步提高激光器的输出指标。