Laserdiodenbänke für den Klimasatelliten MERLIN

Für den deutsch-französischen Klimasatelliten MERLIN hat das Ferdinand-Braun-Institut extrem zuverlässige Laserdiodenbänke (LDB) entwickelt und hergestellt. Zusätzlich zu den LDB-Lieferungen, unterstützt das FBH das Fraunhofer ILT bei Zuverlässigkeitsstudien und bei Vorbereitungen für den Flug des Satelliten. MERLIN soll 2025 ins All starten und die Wirkung des Klimagases Methan auf die Erderwärmung untersuchen. Auf dem Satellit misst ein Lasersystem natürliche und von Menschen verursachte Methanemissionen: Das Integrated Path Differential Absorption (IPDA)-LiDAR sendet dazu Laserstrahlen auf die Erdoberfläche und analysiert das zurückgestreute Signal.

Sechs LDBs aus dem FBH wurden im Juli 2020 in drei Pumpmodule des Fraunhofer-ILT integriert und einsatzbereit an den Projektpartner geliefert. Die Module erzeugen die notwendige Pumpenergie für den Oszillator eines Festkörperlasers und werden vom ILT in das LiDAR-System integriert. Mit den Laserdiodenbänken lassen sich Pumpleistungen von über 60 Watt in Doppelpulsen mit einer Wiederholrate von 20 Hertz und einer Pulsbreite von 150 Mikrosekunden erzeugen. Dank der Fast-Axis-Kollimationslinsen wird der Laserstrahl verlustarm in eine optische Faser einkoppelt. Die Laserdiodenbänke wurden nach umfassenden internen Tests vom europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum ESTEC in den Niederlanden qualifiziert. Deren Lebensdauertests zeigten, dass die Leistung selbst bei einer langen Betriebsdauer von über vier Milliarden Pulsen nur unwesentlich degradiert.

Für das Satellitenprojekt »MERLIN«, einer Kooperation zwischen DLR RfM und CNES, entwickelt das Fraunhofer ILT die Strahlquelle – das »Laser Optical Assembly« – des Lasertransmitters im Unterauftrag der Firma Airbus DS GmbH. Die benötigten Laserdiodenbänke stellt das FBH her. Die Arbeiten werden im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi unter dem Förderkennzeichen 50EP1601 durchgeführt.