中科大成功研發(fā)高性能測風(fēng)激光雷達(dá)

據(jù)新華社消息記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校竇賢康課題組夏海云與潘建偉課題組張強(qiáng)合作，近期在國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于超導(dǎo)納米線單光子探測器的雙頻多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)，顯著提高了實(shí)用性和可靠性，可在機(jī)載、星載等平臺運(yùn)行。國際著名光學(xué)期刊《光學(xué)學(xué)報(bào)》日前發(fā)表了該成果。

測風(fēng)激光雷達(dá)具有廣泛的社會效益，如精確的大氣風(fēng)場數(shù)據(jù)可應(yīng)用于大氣污染溯源和擴(kuò)散預(yù)報(bào)、航空氣象保障、氣象氣候?qū)W研究、風(fēng)電系統(tǒng)的管理以及軍事用途。但當(dāng)采用更短激光脈沖提高多普勒激光雷達(dá)的距離分辨率時(shí)，傳統(tǒng)相干探測激光雷達(dá)的相干效率就會下降，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理均面臨巨大挑戰(zhàn)。

研究組成員近期成功研發(fā)的新型雙頻多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)，采用精簡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高穩(wěn)定性，并提高了實(shí)用性和可靠性。該雷達(dá)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(yōu)、太陽和天空輻射背景低。同時(shí)光電集成器件成熟，不需要重復(fù)校準(zhǔn)，可以模塊分離式安裝。因此，適合在機(jī)載、艦載、星載等大溫差、強(qiáng)震動平臺上運(yùn)行。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，該系統(tǒng)10天重復(fù)測量誤差小于0.2米/秒。在比對試驗(yàn)中，將激光雷達(dá)測量的水平風(fēng)速數(shù)據(jù)與超聲波風(fēng)速傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對，風(fēng)速和風(fēng)向的平均誤差分別小于0.1米/秒和1度。在外場試驗(yàn)中，采用弱激光光源（脈沖能量50微焦）、小望遠(yuǎn)鏡（口徑80毫米），在10米高度分辨率、10秒時(shí)間分辨率條件下，實(shí)現(xiàn)了2.7千米高度以下大氣的風(fēng)切變探測。