美國航空航天局戈達德太空飛行中心(NASA’s Goddard Space Flight Center —GSFC)致力於(yu) 大氣中二氧化碳遙感應用的激光發射器設計的技術準備,數年來GSFC一直在開發機載二氧化碳雷達裝備,驗證儀(yi) 器和測量技術的有效性,鏈接科學模型與(yu) 儀(yi) 器性能。最終目標是使空基衛星測量數據覆蓋全球,為(wei) 了實現這一點,必須驗證所有器件的技術準備和性能,並驗證滿足信噪比要求鏈路所需要的功率縮放。迄今為(wei) 止,所有的儀(yi) 器組件都已被證明滿足激光發射器的性能要求。本項目中正在研究一種基於(yu) 光纖的主振蕩功率放大器(MOPA)激光發射器架構,將開發強化封裝並執行相關(guan) 的環境測試來驗證TRL-6。
激光發射器光學性能要求
表中概述了激光發射器的光學性能要求,這些要求來源於(yu) 二氧化碳測量和儀(yi) 器結構的科學目標,決(jue) 定采用主振蕩器功率放大器(MOPA)激光構架是因為(wei) 複雜的頻譜要求,決(jue) 定采用摻鉺光纖放大器(EDFA)實現功率放大是因為(wei) 技術成熟度和之前的性能驗證。
總體(ti) 構架由三個(ge) 模塊組成:一個(ge) 種子激光器模塊、一個(ge) 前置放大器模塊、八個(ge) 平行功率放大器模塊。種子模塊是能夠實現多階波長、連續波輸出的二極管源。前置放大器模塊包括多個(ge) 摻鉺光纖放大器(EDFA)級、調幅和將信號分成8個(ge) 不同輸出光纖的信號分頻器。每個(ge) 前置放大器輸出光纖饋送一個(ge) 功率放大器模塊。
目前這兩(liang) 種方法有望達到激光發射器的全部性能目標,額外的優(you) 化仍有待完成包括SBS閾值、電光轉換效率、ASE和光纖長度等。針對後續的放大器脈衝(chong) 整形需要完成實現一個(ge) 矩形脈衝(chong) 最終輸出。
種子激光器構架示意圖
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