测风激光雷达可“追捕”大气污染源

《科学日报》(记者吴长锋)中国科技大学窦宪康研究团队夏海云和潘剑伟研究团队张强在世界上首次合作实现了基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风激光雷达。采用最简单的光学结构实现系统的最高稳定性，大大提高了测风激光雷达的实用性和可靠性，更适合机载和卫星平台的运行。该结果最近发表在国际著名的光学杂志《光学杂志》上。

传统的相干探测激光雷达使用较短的激光脉冲，相干效率会随着时间的推移而下降，实时数据采集和处理面临巨大挑战，需要大气回波和本振信号的波前匹配，这也增加了制造和操作难度。由于直接探测激光雷达可以利用大气分子和气溶胶的回波信号反演风场，其工作波长可以覆盖紫外到红外，直接探测激光雷达可以避免这些问题。

“直接探测激光雷达的工作波长为1548.1纳米。红外波长允许人眼具有最高的曝光能力、最佳的大气透射率以及低的太阳和天空辐射背景。”夏海云博士表示，工作波长属于光纤通信的C波段，光电集成器件已经成熟。全光纤系统采用单双频光纤激光器、单通道光鉴频器和单模探测器，不需要重复校准。

可以理解，这种最简单的结构提高了系统的稳定性，并且可以以模块分离的方式安装。因此，该系统更适合在大温差、强振动平台上运行，如机载、舰载和星载。外场试验中，利用弱激光光源和小型望远镜，在10m高度分辨率和10s时间分辨率的条件下，实现了对2.7km高度以下大气的风切变探测。

夏海云表示，该系统可应用于大气污染追溯和扩散预报、航空气象保障、气象气候学研究、风力发电系统管理和部署等。在军事应用中，包括弹道修正、航空母舰作战、近空间环境保护、精确空投和空中加油等。，都有很好的前景。