【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院安徽光機(jī)所張?zhí)焓嫜芯繂T團(tuán)隊(duì)，在非多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)光源研發(fā)領(lǐng)域取得突破，開發(fā)出輕量型基于雙單管二極管泵浦的被動(dòng)調(diào)Q　Nd：YAG主振蕩功率放大(MOPA)激光器，且關(guān)鍵核心指標(biāo)上超越了國外同類商業(yè)產(chǎn)品。相關(guān)成果以《用于測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的雙單管二極管泵浦被動(dòng)調(diào)Q　Nd：YAG　MOPA激光器》(“Dual　single-emitter　diode-pumped　passively　Q-switched　Nd：YAG　MOPA　laser　for　wind　lidar”)為題，發(fā)表于OSA旗下期刊Optics　Express(光學(xué)快報(bào))。
 

　　近地表(0至數(shù)百米垂直高度范圍內(nèi))高分辨率風(fēng)場(chǎng)傳感在低空經(jīng)濟(jì)、風(fēng)能優(yōu)化和航空安全等新興領(lǐng)域至關(guān)重要。安光所團(tuán)隊(duì)攻克了傳統(tǒng)多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)在復(fù)雜近地表部署中的成本高與環(huán)境適應(yīng)性差的難題，為數(shù)百米范圍內(nèi)的近地表高分辨率風(fēng)場(chǎng)傳感提供了核心技術(shù)支撐。這種小型化、高穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)的基于雙單管二極管泵浦的被動(dòng)調(diào)Q　Nd：YAG主振蕩功率放大(MOPA)激光器，讓“測(cè)風(fēng)”變得更簡單、更便宜、更精準(zhǔn)。
 

　　傳統(tǒng)多普勒激光雷達(dá)存在兩大技術(shù)難點(diǎn)，一是需要依賴復(fù)雜頻移解調(diào)工藝，二是對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的精度和瑕疵控制要求極高，要嚴(yán)格光學(xué)像差控制，為解決這一瓶頸，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用緊湊型、高穩(wěn)定性的被動(dòng)調(diào)Q　MOPA架構(gòu)，并采用雙單管二極管泵浦技術(shù)，即由單管二極管分別對(duì)振蕩器和放大器進(jìn)行獨(dú)立泵浦。與此同時(shí)，這套系統(tǒng)還結(jié)合了兩級(jí)溫控設(shè)計(jì)與偏振耦合雙程放大配置，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的熱管理與能量提取，擺脫了復(fù)雜散熱系統(tǒng)的體積束縛。
 

　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)這款自主研發(fā)的集成化激光器系統(tǒng)開展了全面性能測(cè)試，核心參數(shù)表現(xiàn)優(yōu)異：在3.96千赫茲的重復(fù)頻率下，設(shè)備能穩(wěn)定輸出5.012納秒的脈沖寬度與442.9微焦的單脈沖能量。同時(shí)，激光光束質(zhì)量接近衍射極限。尤為值得一提的是，系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越的熱魯棒性，在30-50℃的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，其激光功率波動(dòng)誤差控制在±3%以內(nèi)，光束指向性漂移最大值不超過50微弧度，該激光器多項(xiàng)核心關(guān)鍵核心指標(biāo)上超越了國外同類商業(yè)產(chǎn)品。
 

　　除光源核心技術(shù)的突破外，團(tuán)隊(duì)在激光雷達(dá)整機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用上亦取得重要?jiǎng)?chuàng)新。團(tuán)隊(duì)將該高能微片激光器成功集成到多波束、無掃描的非多普勒激光雷達(dá)架構(gòu)中，利用相關(guān)算法追蹤氣溶膠運(yùn)動(dòng)，成功完成了連續(xù)24小時(shí)的近地表風(fēng)廓線測(cè)量，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：設(shè)備捕捉到的風(fēng)速與風(fēng)向時(shí)序變化趨勢(shì)與原位氣象傳感器數(shù)據(jù)高度吻合，探測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)可靠。
 

　　在設(shè)備實(shí)用性方面，這款激光器重量僅為400克，極大提升了激光雷達(dá)系統(tǒng)的緊湊性，使其能夠輕松兼容中型無人機(jī)(UAV)等各類移動(dòng)平臺(tái)，適用場(chǎng)景十分廣泛。
 

　　該成果的取得不僅為復(fù)雜環(huán)境下的近地表風(fēng)場(chǎng)遙感提供了一套高可行性、低成本、易部署的全新解決方案，也將為未來城市微氣候監(jiān)測(cè)和復(fù)雜地形下的三維動(dòng)態(tài)風(fēng)場(chǎng)測(cè)繪奠定了核心技術(shù)基礎(chǔ)，有望助力低空經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行與產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)。
 

　　陳金信博士生為論文第一作者，王宇陽碩士生為共同作者，張?zhí)焓嫜芯繂T為論文通訊作者。該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。
 

　　引用：安光所在用于測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的激光器研發(fā)上取得進(jìn)展 低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)將獲新助力 【引用時(shí)間：2026年6月4日】