ALISE – diode-pumped Alexandrite Laser Instrument for next generation Satellite-based Earth observation

diodengepumpter Alexandritlaser-Instrument für die nächste Generation der weltraumbasierten Erdbeobachtung

Laufzeit des Vorhabens: 01.08 2016 – 31.07.2018

Ziel des hier beschriebenen Vorhabens ist die Demonstration, dass ein diodengepumpter Alexandritlaser alle spektralen, räumlichen und energetischen Anforderungen für klimarelevante Doppler-Resonanzlidarmessung und die Anforderungen bezüglich Effizienz und Repetitionsrate weltraumgestützter Systeme erfüllt.

Zusammen mit einer neuartigen Lidar-Technologie stellt dies den ersten Schritt auf dem Weg zu einer satellitengestützte und damit globalen Temperatur- und Windmessung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung in der Mesosphäre dar. Hierdurch wäre es erstmals möglich, Schwerewellen in der Mesosphäre zu erfassen und ihren Einfluss auf das Weltklima in Modellen abzubilden.

Hierfür soll vom Fraunhofer ILT erstmals ein diodengepumpter Alexandritlaser im Single-Freqency-Betrieb aufgebaut werden. Zum Erreichen der notwendigen energetischen Spezifikationen wird es notwendig sein, neue Konzepte zu erproben, mit denen optische Komponenten eingespart werden können, die sonst zu hohe Verluste erzeugen würden.

Darüber hinaus soll über verschiedene innovative Konzepte die zur Verfügung stehende Pumpbrillanz gesteigert werden, um die Komplexität des Resonators zu senken und so den Anforderungen eines weltraumgestützen Einsatzes zu entsprechen.

Die für die angestrebten Messungen notwendige Lidartechnik ist auf Grund ihrer bisherigen Baugröße und Komplexität nicht geeignet, den Begrenzungen einer satellitengestützen Mission zu genügen. Durch ein vom Leibniz-Institut IAP entwickeltes innovatives Konzept und den Einsatz von neu entwickelten Komponenten soll erstmals gezeigt werden, dass sich der optische Aufbau auf einen deutlich geringeren Bauraum begrenzen lässt.

Durch ein neuartiges Verfahren zur Detektion und Regelung soll demonstriert werden, dass die Komplexität weiter reduziert werden kann und in Summe eine Umsetzung auf einem Satelliten plausibel macht.

Das ILT entwickelt aktuell im Unterauftrag der deutschen Industrie (Airbus D&S) eine neue Plattform für robuste, diodengepumpte und effiziente Laser (ESA: FULAS, DLR: Merlin) für die weltraumgestützte Erdbeobachtung. Airbus D&S ist als Unterauftragnehmer in das vorgestellte Vorhaben eingebunden, um die Partner bei der Bewertung des Konzepts im Hinblick auf die Eignung für weltraumgestützte Anwendungen zu beraten. Auf dieser Basis könnte nach der erfolgreichen Demonstration auch der Technologietransfer von diodengepumpten Alexandritlasern in die Raumfahrt effizient und auf einem hohen technischen Level erfolgen.

Abbildung 1: Technologische Entwicklungsschritte zur Weiterentwicklung aktuell terrestrischer Messinstrumente auf Basis von Alexandritlasern hin zu einer satellitengestützten Erdbeobachtung
Abbildung 2: Vorgehen im Projekt zur Demonstration der technologischen Eignung von Doppler-Resonanzlidarmessungen für einen satellitengestützen Einsatz
Abbildung 3: Darstellung der Projektstruktur mit den beteiligten Partnern und ihren Aufgaben
Abbildung 4: Zeitplan für eine Entwicklung der untersuchten Technologie zu einer Satellitenmission

Institutionen/ Verbundpartner

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Steinbachstraße 15
52074 Aachen

Ansprechpartner:

Dr. Michael Strotkamp
Tel.: +49 241 8906 132
michael.strotkamp@ilt.fraunhofer.de
www.ilt.fraunhofer.de

Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock (IAP)
Schlossstraße 6
18225 Kühlungsborn

Ansprechpartner:

Dr. Josef Höffner
Tel.: +49 38293 68 130
hoeffner@iap-kborn.de
www.iap-kborn.de