測風激光雷達可“追捕”大氣污染源

　　中國科學技術大學竇賢康課題組夏海云與潘建偉課題組張強合作，在國際上首次實現基于超導納米線單光子探測器的雙頻多普勒測風激光雷達。采用最精簡的光學結構實現了系統最高穩定性，極大提高了測風激光雷達的實用性和可靠性，更適合機載、星載平臺運行。成果日前發表在國際著名光學期刊《光學學報》上。

　　傳統相干探測激光雷達采用更短激光脈沖，相干效率會隨時間下降，實時數據采集和處理均面臨巨大挑戰，需要大氣回波和本振信號波前匹配，也增加了制造和運行難度。由于直接探測測風激光雷達可以利用大氣分子、氣溶膠的回波信號反演風場，其工作波長可以覆蓋紫外到紅外，因而直接探測激光雷達則可以避免這些問題。

　　“該直接探測激光雷達工作在1548.1納米，該紅外波長人眼允許曝光功率最高、大氣透過率最優、太陽和天空輻射背景低。”夏海云博士介紹說，該工作波長屬于光纖通信C波段，光電集成器件成熟，全光纖構造的系統采用了單個雙頻光纖激光器、單個單通道光學鑒頻器、單個單模探測器，不需要重復校準。

　　據了解，這種最精簡的構造提高了系統的穩定性，并可以模塊分離式安裝。因此，該系統更適合在機載、艦載、星載等大溫差、強震動平臺上運行。在外場試驗中，采用弱激光光源、小望遠鏡，在10米高度分辨率、10秒時間分辨率條件下，實現了2.7千米高度以下大氣的風切變探測。

　　夏海云說，該系統可應用于大氣污染溯源和擴散預報、航空氣象保障、氣象氣候學研究、風電系統的管理和調配等。在軍事應用上，包括彈道修訂、航母作業、臨近空間環境保障、精準空投和空中加油等都有很好的前景。