| 保護海洋利器：機載藍綠雷射海洋探測和傳輸系統 |
| 中科院上海光機所項目獲上海市技術發明獎一等獎 |
5月19日，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱：中科院上海光機所）研究員陳衛標作為第一完成人的《機載藍綠雷射海洋探測和傳輸系統關鍵技術及應用》項目獲頒2019年度上海市技術發明獎一等獎。
海洋資源、生態、海岸帶和海島礁常態化立體調查和監測技術，是提高海洋資源開發利用、海洋生態環境保護和海洋權益維護能力的基礎。
我國有18400公里海岸線，海洋國土面積300萬平方公裡，常規船舶調查或定點監測方式存在效率低、費用高和周期長的問題。現有機載和星載遙感技術只能獲取平面信息，無法獲得海洋垂直維度的信息。因此，大範圍海洋資源、生態和海島礁調查和監測亟需新的立體遙感技術突破。此外，由於跨介質傳輸的技術難度，水下海洋環境監測領域長期缺乏高效、高速無線數據傳輸的手段，直接影響海底觀測平臺的應用效能。
機載藍綠雷射海洋探測和傳輸技術是海洋光學參數垂直剖面遙感、跨介質信息快速交互的唯一航空手段。
陳衛標團隊瞄準藍綠雷射海洋探測和傳輸技術瓶頸，發明了光信號動態非線性壓縮、光子數可分辨探測、最大比分集多孔逕自適應陣列接收和匹配海水最佳透過率的太陽暗線藍綠脈衝雷射等核心技術，拓展海洋穿透深度，抑制太陽背景光和海面波動的幹擾，大幅提升了機載藍綠雷射海洋探測和傳輸技術在真實海況下的適用能力。成功研製機載藍綠雷射近岸測繪、海洋光學參數垂直剖面探測和跨介質信息傳輸等系列產品，填補了國內空白。
「藍綠雷射是目前唯一可以穿透海氣界面、海水，實現大深度傳輸的光學波段，利用空中機載平臺可以實現高效、高精度海洋垂直剖面參數探測和信息傳輸。」陳衛標告訴《中國科學報》，機載藍綠雷射海洋探測和傳輸系統可以應用到島礁與淺海海底地形地貌測繪、航道測量、水下目標探測和海洋生物光學參數測量等領域，並實現與水下工作平臺、海底觀測站網互聯互通，構建海空立體信息傳輸網絡，被國際上認為是海洋科學、海洋環境、海洋開發的重要技術手段。歐美、日本等海洋強國競相發展相關技術，中科院上海光機所是國際上少數幾個同步開展藍綠雷射海洋探測及傳輸技術研究和系統研製的科研機構。
藍綠雷射位於海洋光學窗口內，能夠穿透海氣界面實現信息的雙向高速傳輸。同時，通過接收海水後向散射和海底反射等信號，可以獲取海水光學參數剖面信息、海底或目標的三維信息。但是，由於藍綠雷射傳輸過程中受到海氣界面隨機波動、海水強吸收和散射，以及太陽背景光幹擾的影響，導致接收雷射信號強度衰減嚴重、噪聲較大，並伴隨時空展寬效應，使得機載藍綠雷射海洋探測與傳輸系統長期以來面臨發展瓶頸。
為此，陳衛標團隊針對機載藍綠雷射探測和傳輸系統面臨的探不深、測不準、穩定性不足等瓶頸問題和應用短板，發明了多項核心技術，成功研製出高性能機載藍綠雷射海洋探測和傳輸應用系統，顯著提升該技術在真實海洋環境下的應用效果。
他們研製成功的我國首臺機載雙頻海陸雷射雷達產品，打破了國外技術壟斷，填補了國內空白。三沙市環保局、中國海監南海航空支隊、海洋測繪所等用戶單位利用該系統開展示範應用，獲取了南海島礁、海岸帶和航道的海陸一體化三維數字地形，掌握了海島礁形態監測和生態保護、執法維權的關鍵數據，填補了我國在海陸交界區域高解析度地形三維測繪儀器方面的空白。自然資源部海洋一所、上海海洋大學等單位利用該項目成果開展海洋生態環境研究，首次獲取了深度超過100米的海洋光學參數、懸浮粒子和混合層的垂直剖面信息，為赤潮早期預報、海洋初級生產力評估等提供了支撐。
據悉，該研究成果已在島礁高精度三維測繪、海洋生態環境立體監測和水下觀測信息跨介質傳輸等領域得到應用，在海洋資源開發和海洋權益保障等領域發揮了不可替代的重要作用。
同時，該項目取得的多個技術發明，已成功實現轉移轉化，先後開發出地基、車載三維測繪雷射雷達、水下無線高速雷射信息傳輸終端等系列產品，促進了藍綠雷射技術和海洋科學的交叉融合發展，推動了國產海洋裝備研發進程。
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