Fibertek公司的Michael Albert等人在Lidar Remote Sensing for Environmental Monitoring XV發表文章論證空間應用的UV激光器壽命，摘譯如下：15W、50～200Hz紫外激光器的使用壽命超過10億射，成為許多潛在空基激光雷達任務的可行性技術，這些任務，以NASA資助機載激光雷達系統為例，列表如下：
1、 氣溶膠/云團/生態系統（ACE）：這個任務將是非常成功的CALIPSO云和氣溶膠激光雷達的后續擴大任務。在NASA 蘭利和 NASA 戈達德空間飛行中心的研究人員已經開發出三種波長（1064nm、532nm和355nm）高光譜分辨率激光雷達（HSRL）系統作為ACE任務的候選技術。這種空基版本激光雷達的355nm通道需要從幾到幾百mJ/脈沖，重復頻率范圍50-150Hz。
2、 3D風：全球覆蓋的對流層風團的空基測量已被確認是天氣和氣候建模的關鍵任務。NASA資助的測量風的潛在候選任務至少有兩種雷達技術能夠清晰空氣測量。一種是工作在355nm波長直接探測風的激光雷達，如建造在戈達德空間飛行中心的對流層風激光雷達技術實驗(TWiLiTE)。TWiLiTE系統的擴大版用于滿足3D風速任務要求。第二種是鮑爾宇航正在開發的NASA資助的光學自協方差風激光雷達（OAWL）系統，該系統工作在355nm波長。這兩種激光雷達技術使用的激光器是每脈沖能量100-500 mJ、重復頻率在50-200 Hz范圍。
3、 全球大氣成分任務（GACM）：臭氧DIAL系統可能是這一任務的重要器件。正在NASA 蘭利開發的NASA資助的全球臭氧雷達演示（GOLD）的擴大版是GACM任務要求全球臭氧測量的強有力競爭者。空基版GOLD所需的關鍵技術是高能量355nm泵浦激光器將波長上轉換為波長300-320nm范圍內用于臭氧測量。
顯然驗證100-500mJ的UV激光器壽命對于推進那些需要激光器的航天任務是很有必要的，另外一個關鍵TRL-6要素是相關環境下熱/真空測試和振動測試。我們正在開發用于壽命測試的激光器模塊，從而滿足太空飛行任務的振動和真空操作要求，我們利用了以前第二階段SBIRs開發的關鍵光機械設計特征以及ICESat-2激光發射器作為基礎提出的紫外線壽命演示（UVLD）來實現這一點。
激光器模塊設計
激光器設計方案原本是工作在50Hz的15W紫外激光器。作為項目的一部分，我們會定期和ESTO贊助商和其他雷達系統相關開發人員溝通審核，根據他們提供的激光器輸入數據我們最終改變設計為1064nm泵浦激光器，工作頻率150Hz，同時仍保持40W的平均功率輸出。在355nm的UV平均功率最終目標仍然是15W。
表1 UV壽命驗證實驗的最終性能目標
硬件組裝和檢測狀態
截至2015年夏初，激光器運行所需的電子設備已經完成，末級功率放大器完成光學模塊組裝，第二放大器完成全面測試和表征。振蕩器和前兩級放大器的性能滿足設計目標，圖所示激光器模塊兩個隔間的組裝狀態。
圖1 環形振蕩器、放大器1和放大器2的劃分圖
壽命測試和環境測試
對激光器壽命測試順序包括以下四個步驟：
1、 更小尺寸（6mm x 6 mm x 25 mm與最終UVLD尺寸12mm x 12mm x 25 mm）LBO三倍器的高重復頻率、低脈沖能量（20kHz，紫外光~ 6W）測試，LBO和大型晶體來自同一供應商，測試用泵浦源是ICESat-2任務中用于測試壽命的ICESat-2激光器的實驗版本。輸出紫外光的譜峰強度與UVLD類似，但光斑尺寸會小很多。測試的目的是作為LBO三倍涂層的初步甄選并作為UV模塊清潔工藝的初步驗證。測試時間預計為期一個月，相當于500億射。
2、 UVLD激光器的4個月、532nm合適的壽命測試來評估532nm壽命，測試的目的是核實LBO倍增涂層和1064nm激光發射器的清潔度，還對只使用1064nm和532nm輸出的激光器有興趣。
3、 用于初始UV壽命評估的激光發射器的4月、半功率355nm壽命測試，這一測試提供了LBO三倍涂層的初始低功率驗證以及UV模塊的清潔工藝。還會對一系列測試中出現的任何長期衰減的強度依賴性提供一些見解。
4、 最終UV壽命評估測試的全UVLD激光發射器的4個月、全功率355nm壽命測試。這一測試不為整整三年任務提供方法測試，但是會提供可能發生的任何UV衰減的趨勢數據。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
