星载激光测距系统中激光器技术分析及发展展望

颜凡江 郑永超 陶宇亮

（北京空间机电研究所，北京 100076）

1 引言

星载激光测距（测高）是一种重要的空间遥感手段，激光器是保证测距系统指标的关键设备。1960年5月15日，美国休斯实验室的梅曼（T.H.Maiman）发明了世界上第一台激光器。此后到1971年，一台闪光灯泵浦红宝石激光器作为高度计的关键部件被搭载在“阿波罗15号”上送入太空[1]，成为人类历史上第一台星载激光器。由于脉冲氙灯作为泵浦源的效率及其寿命方面的限制，星载激光技术发展缓慢。直到20世纪80年代初期，量子阱的出现使得半导体激光器增益系数大幅提高，从而使半导体激光器成为固体激光器重要的泵浦源[2]。从此以后，星载激光器技术的发展日新月异，从指标参数、转换效率到可靠性、平台适应性都产生了巨大进步。到目前为止，已有多款半导体泵浦的全固态激光器成功运行于测距系统的天基平台。其中，由美国国家航空航天局（NASA）主持研制的一系列星载测距激光系统在不同时期代表了国际上的星载激光器的最高水平。本文对美国已成功运行的几款典型星载测距系统的激光器技术进行了分析（由于高度探测也是距离探测的一种，其探测光源即激光器同属于一个类型，文章将测高仪、高度计等测高系统归类于测距系统。），总结了该类全固态激光系统区别于地面传统激光系统的主要特点，并对其技术发展趋势做了展望。

2 美国星载激光测距系统中激光器技术的发展

从20世纪70年代初到80年代末期，NASA以阿波罗15、16、17号为代表的系列太空观测任务中，其测高系统中的激光发射光源，大都采用了闪光灯泵浦、机械调Q的红宝石激光器。……