全球生態係統動力學研究(GEDI)激光雷達，使用激光脈衝3D測繪地球森林的裝置係統，旨在測定地球上所有森林包含的碳總量。GEDI將於2018年年初安裝在國際空間站，將用3個NASA激光發射器，通過複雜的光學設備，將三束光轉換到地麵上的14個軌道。這些軌道間隔500米，掃描幅寬6.4公裏。掃描範圍為地球緯度50度以內，包括幾乎所有的熱帶雨林和溫帶森林。NASA戈達德空間飛行中心激光器與光學分部的D. Barry Coyle等人在8月12日美國聖地亞哥召開的環境監測激光雷達遙感XV會議上，介紹了NASA全球生態係統動力學研究(GEDI)激光雷達的激光發射器研究進展，摘譯如下：
圖1 該GEDI儀器甲板（左），激光占用地麵覆蓋（中）和JEM-EF安裝在國際空間站（右）。
單一振蕩器設計
高輸出最大效率諧振（High Output Maximum Efficiency Resonator，簡稱HOMER）激光器是GEDI的基本構架，使用單一振蕩器實現無損、非單頻>15mJ激光脈衝、重複頻率>100 Hz輸出的概念是非常適用於行星和地球軌道遙感係統的，部件數量少、複雜性低、可擴展性高。
然而一直不斷追求的目標是：減少光學部件數量、最大限度提高效率、降低風險、最大限度提高預期壽命。總共有3個獨立的線路板係統研究開發完畢：具有高線性場和平衡計數的高度可配置單元、封閉-硬化測試單元、飛行品質TRL6演示。
圖2、3、4所示的GEDI HOMER單元隻采用了單一振蕩器設計輸出頻率242Hz、17mJ的脈衝能量。通常這些脈衝能量惡意安全地由主振蕩器功率放大器（MOPA）設計產生，類似於剛剛成功完成任務的水星激光測高儀（Mercury Laser Altimeter）。通過使用不穩定諧振器和高斯反射光學係統實現大型、無光圈、單一空間模式，可以采用強大高增益、側麵泵浦鋸齒形板條激光頭。這一設備在40cm腔內產生直徑為2mm腔內光束維持低內部能量密度，降低光損傷風險，為追求最高效率和最少部件數量提供了平台。
圖2 HOMER GEDI激光器設計圖
圖3 HOMER TRL6激光器安裝圖
圖4 HOMER GEDI激光器橫截麵圖，編號器件：（1）激光頭（2）GRM（3）HR鏡（4）裏斯利對（5）1/4波片（6）Q開關（7）TFP（8）柱麵透鏡（9）電氣連接（10）Q開關驅動器（11）導熱接口。
高可靠性光電力學
經過多年反複的複雜光學機械設計，最終決定采用GRM X-Y定位的簡易2-板結構，兩塊板都是鈦製成的，具有一個同心孔，其中一塊板牢固地固定在光具座端麵，另外一塊板位於GRM連接中心。
圖5 GEDI激光腔完全有能力調整操作激光器外部附件
性能
每個HOMER激光器工作頻率242Hz、產生10-13ns Q開關脈衝，脈衝能量為17mJ，在1064nm的TEM00光束質量。這一任務要求可靠激光器在多年任務期間至少持續發射25.1億次（平均每軌道占空比33%）。完全可以預期GEDI會運行更長時間，因為國際空間站軌道壽命正式延長到2024年以後。我們最近發布了完整使用期數據集顯示TRL6 HOMER激光器可以至少發射15x109射，
表1 HOMER GEDI激光器基本性能要求
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