美國航空航天局戈達德太空飛行中心（NASA’s Goddard Space Flight Center —GSFC）致力于大氣中二氧化碳遙感應用的激光發(fā)射器設計的技術準備，數(shù)年來GSFC一直在開發(fā)機載二氧化碳雷達裝備，驗證儀器和測量技術的有效性，鏈接科學模型與儀器性能。最終目標是使空基衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)覆蓋全球，為了實現(xiàn)這一點，必須驗證所有器件的技術準備和性能，并驗證滿足信噪比要求鏈路所需要的功率縮放。迄今為止，所有的儀器組件都已被證明滿足激光發(fā)射器的性能要求。本項目中正在研究一種基于光纖的主振蕩功率放大器（MOPA）激光發(fā)射器架構，將開發(fā)強化封裝并執(zhí)行相關的環(huán)境測試來驗證TRL-6。

激光發(fā)射器光學性能要求

表中概述了激光發(fā)射器的光學性能要求，這些要求來源于二氧化碳測量和儀器結構的科學目標，決定采用主振蕩器功率放大器（MOPA）激光構架是因為復雜的頻譜要求，決定采用摻鉺光纖放大器（EDFA）實現(xiàn)功率放大是因為技術成熟度和之前的性能驗證。

總體構架由三個模塊組成：一個種子激光器模塊、一個前置放大器模塊、八個平行功率放大器模塊。種子模塊是能夠?qū)崿F(xiàn)多階波長、連續(xù)波輸出的二極管源。前置放大器模塊包括多個摻鉺光纖放大器（EDFA）級、調(diào)幅和將信號分成8個不同輸出光纖的信號分頻器。每個前置放大器輸出光纖饋送一個功率放大器模塊。

目前這兩種方法有望達到激光發(fā)射器的全部性能目標，額外的優(yōu)化仍有待完成包括SBS閾值、電光轉(zhuǎn)換效率、ASE和光纖長度等。針對后續(xù)的放大器脈沖整形需要完成實現(xiàn)一個矩形脈沖最終輸出。

種子激光器構架示意圖