Źródła lasera do obserwacji Ziemi

Monitorowanie gazów cieplarnianych z kosmosu wymaga źródeł lasera o dużej mocy wyjściowej i wysokiej jakości wiązki. Istniejące źródła lasera używane do obserwacji Ziemi wykorzystują jednak sporych rozmiarów lasery na ciałach stałych. Badacze pracujący nad projektem BRITESPACE (High brightness semiconductor laser sources for space applications in Earth observation) zamierzają dowieść wykonalności używania laserów półprzewodnikowych do zdalnego wykrywania gazów w atmosferze.

Małe rozmiary w połączeniu z niezawodnością sprawiają, że bardzo jasne lasery półprzewodnikowe nowej generacji mają istotną przewagę nad innymi źródłami lasera. Lasery półprzewodnikowe emitujące światło na dwóch różnych długościach fali z zakresu 1500–1600 nanometrów zaprojektowano specjalnie do wykrywania i pomiarów odległości w technologii LIDAR. Nowe źródła będą montowane w module laserowym do pracy w kosmosie i będą współpracować z optyką kształtującą wiązkę i elektroniką sterującą.

W pierwszym okresie sprawozdawczym projektu BRITESPACE opracowano prototypy systemu. Obejmują one nadajnik w postaci komercyjnie dostępnego lasera i elementy optoelektryczne do wykrywania sygnału, w tym sferę, detektor zliczający fotony, filtr i laser prowadzący do ustawiania pozycji. Docelowy system posłuży za jednostkę nadajnika do systemu LIDAR umożliwiającego pomiar stężenia dwutlenku węgla w atmosferze.

Wykonane dotychczas analizy parametryczne przewidują dość dużą czułość pomiarów stężenia dwutlenku z kosmicznej i naziemnej platformy pomiarowej. Z drugiej jednak strony symulacje wykazały, że proponowany system LIDAR będzie narażony na szum świetlny z otoczenia oraz współczynnika ciemności detektora.

Projekt BRITESPACE poszerzył dostępną wiedzę na temat laserów półprzewodnikowych, identyfikując obszary wymagające dopracowania w zastosowaniu do obserwacji Ziemi. Zaawansowana technologia LIDAR do szybszego i bardziej wiarygodnego monitorowania poziomu gazów cieplarnianych w atmosferze powinna też wspomóc walkę z globalnym ociepleniem.