Laserquellen für die Erdbeobachtung

Überwachung von Treibhausgasen aus dem All erfordert Laserquellen mit hoher Ausgangsleistung und hoher Strahlqualität. Die existierenden Laserquellen für Erdbeobachtungen basieren jedoch auf sperrigen Festkörperlasern. Innerhalb des Projekts BRITESPACE (High brightness semiconductor laser sources for space applications in Earth observation) wollen die Forscher zielstrebig demonstrieren, dass Laser auf Halbleiterbasis zur Fernerkundung atmosphärischer Gase eingesetzt werden können.

Dank ihrer kompakten Größe und hohen Zuverlässigkeit hat die neue Generation hochheller Halbleiterlaser erhebliche Vorteile gegenüber anderen Laserquellen. Halbleiterlaser dieser Art, die auf zwei verschiedenen Wellenlängen zwischen 1 500 und 1 600 Nanometern emittieren, sind für LIDAR-Messungen (Light Detection and Ranging und konzipiert worden. Sie könnten in einem weltraum-kompatiblen Lasermodul mit Strahlformungsoptik und Steuerelektronik eingebaut werden.

Während der ersten Berichtsperiode des BRITESPACE-Projekts hat man Prototypen des Systems entwickelt. Diese bestehen aus einem kommerziell erhältlichen Laser als Sender und optoelektrischen Elementen zur Signalerfassung (Integrationskugel, Photonenzähldetektor, Filter und Leitlaser für Ausrichtungen). Das System wird letztlich als Sendeeinheit eines LIDAR-Systems eingesetzt werden, das Kohlendioxidmessungen in der Atmosphäre ermöglicht.

Die bisher durchgeführten parametrischen Untersuchungen versprechen bei Messungen der Kohlendioxidkonzentration von einer weltraumgestützten und bodengestützten Plattform aus eine relativ hohe Empfindlichkeit. Andererseits ergaben Simulationen, dass die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen LIDAR-System unter dem Umgebungslichtrauschen und dem Rauschen aus der Detektordunkelzählung leidet.

Das BRITESPACE-Projekt hat unser Wissen über Halbleiterlasern verbessert sowie Bereiche identifiziert, die bei Erdbeobachtungsanwendungen zu beachten sind. Moderne LIDAR-Technologie, die eine schnellere und zuverlässigere Überwachung der Treibhausgase in der Atmosphäre gestattet, wird gleichermaßen den Kampf gegen die globale Erwärmung unterstützen.