美國(guó)航空航天局戈達(dá)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(yīng)用的激光發(fā)射器設(shè)計(jì)的技術(shù)準(zhǔn)備，數(shù)年來(lái)GSFC一直在開(kāi)發(fā)機(jī)載二氧化碳雷達(dá)裝備，驗(yàn)證儀器和測(cè)量技術(shù)的有效性，鏈接科學(xué)模型與儀器性能。最終目標(biāo)是使空基衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)覆蓋全球，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須驗(yàn)證所有器件的技術(shù)準(zhǔn)備和性能，并驗(yàn)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(xiàng)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(gòu)，將開(kāi)發(fā)強(qiáng)化封裝并執(zhí)行相關(guān)的環(huán)境測(cè)試來(lái)驗(yàn)證TRL-6。
 

激光發(fā)射器光學(xué)性能要求

表中概述了激光發(fā)射器的光學(xué)性能要求，這些要求來(lái)源于二氧化碳測(cè)量和儀器結(jié)構(gòu)的科學(xué)目標(biāo)，決定采用主振蕩器功率放大器（MOPA）激光構(gòu)架是因?yàn)閺?fù)雜的頻譜要求，決定采用摻鉺光纖放大器（EDFA）實(shí)現(xiàn)功率放大是因?yàn)榧夹g(shù)成熟度和之前的性能驗(yàn)證。

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

目前這兩種方法有望達(dá)到激光發(fā)射器的全部性能目標(biāo)，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(zhǎng)度等。針對(duì)后續(xù)的放大器脈沖整形需要完成實(shí)現(xiàn)一個(gè)矩形脈沖最終輸出。
 

種子激光器構(gòu)架示意圖