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安光所在用于測風(fēng)激光雷達的激光器研發(fā)上取得進展低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)迭代升級將獲新助力

2026-06-11 08:41:22安徽光學(xué)精密機械研究所作者：陳金信閱讀量：16897

　　近日，中國科學(xué)院安徽光機所張?zhí)焓嫜芯繂T團隊，在非多普勒測風(fēng)激光雷達光源研發(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調(diào)Q　Nd：YAG主振蕩功率放大(MOPA)激光器，且關(guān)鍵核心指標上超越了國外同類商業(yè)產(chǎn)品。相關(guān)成果以《用于測風(fēng)激光雷達的雙單管二極管泵浦被動調(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)。

　　近地表(0至數(shù)百米垂直高度范圍內(nèi))高分辨率風(fēng)場傳感在低空經(jīng)濟、風(fēng)能優(yōu)化和航空安全等新興領(lǐng)域至關(guān)重要。安光所團隊攻克了傳統(tǒng)多普勒測風(fēng)雷達在復(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)力強的基于雙單管二極管泵浦的被動調(diào)Q　Nd：YAG主振蕩功率放大(MOPA)激光器，讓“測風(fēng)”變得更簡單、更便宜、更精準。

　　傳統(tǒng)多普勒激光雷達存在兩大技術(shù)難點，一是需要依賴復(fù)雜頻移解調(diào)工藝，二是對光學(xué)系統(tǒng)的精度和瑕疵控制要求極高，要嚴格光學(xué)像差控制，為解決這一瓶頸，團隊創(chuàng)新采用緊湊型、高穩(wěn)定性的被動調(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振蕩器和放大器進行獨立泵浦。與此同時，這套系統(tǒng)還結(jié)合了兩級溫控設(shè)計與偏振耦合雙程放大配置，實現(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)團隊對這款自主研發(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，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，該激光器多項核心關(guān)鍵核心指標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，團隊在激光雷達整機系統(tǒng)的應(yīng)用上亦取得重要創(chuàng)新。團隊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架構(gòu)中，利用相關(guān)算法追蹤氣溶膠運動，成功完成了連續(xù)24小時的近地表風(fēng)廓線測量，實測數(shù)據(jù)顯示：設(shè)備捕捉到的風(fēng)速與風(fēng)向時序變化趨勢與原位氣象傳感器數(shù)據(jù)高度吻合，探測結(jié)果精準可靠。

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

　　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)測和復(fù)雜地形下的三維動態(tài)風(fēng)場測繪奠定了核心技術(shù)基礎(chǔ)，有望助力低空經(jīng)濟的安全運行與產(chǎn)業(yè)迭代升級。

　　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研發(fā)計劃項目的支持。

　　引用：安光所在用于測風(fēng)激光雷達的激光器研發(fā)上取得進展低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)迭代升級將獲新助力【引用時間：2026年6月4日】

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