噪声频谱。图片来源：Li Jun

中国科学院合肥物质科学研究院高晓明教授领导的研究小组利用掺铒光纤放大器（EDFA）辅助激光异频辐射计（LHR）提高了包括二氧化碳在内的大气温室气体的测量精度。

该研究发表在《光学快报》上，并被选为 "编辑推荐"。

LHR 以高灵敏度和高光谱分辨率著称，已成为新一代轻型卫星有效载荷。然而，在扫描过程中，外差辐射计测量的信号往往会出现基线斜率和信噪比降低等问题，从而影响测量精度。

在这项研究中，研究人员开发了一种基于 EDFA 的近红外激光外差光谱探测方案。

通过调整 EDFA 的自动功率控制，研究人员成功地放大并稳定了本地振荡器 (LO) DFB 激光器的功率，从而显著降低了基线波动。这一优化大大提高了处理后的大气传输光谱的精确度。

在扫描过程中，通过使用具有自动功率锁定功能的 EDFA，LHR 可以在以发射噪声为主的情况下工作。通过消除基线斜率造成的误差，EDFA 辅助 LHR 显著提高了性能。

在射电噪声主导机制下运行的 LHR 示意图。资料来源：李军

"研究小组成员李军博士说："这一优化使 LHR 能够在扫描过程中以射频噪声为主的状态下工作。

在使用 EDFA 辅助 LHR 对大气二氧化碳传输光谱进行的实验测量中，外差信号的信噪比提高了三倍。

"李博士说："这些结果证明了 EDFA 辅助 LHR 在实现更高精度和准确度的大气气体测量方面的有效性。

李博士说："这一发现可以改善地基 LHR 遥感，增强温室气体知识和监测。

参考资料

Jun Li et al, Erbium-doped fiber amplifier (EDFA)-assisted laser heterodyne radiometer (LHR) working in the shot-noise-dominated regime, Optics Letters (2023). DOI: 10.1364/OL.501761