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Laser Applikation for Space Instrumentation

Behnke, Thomas und Hußmann, Hauke und Lingenauber, Kay und Michaelis, Harald und Althaus, Christian und Binger, Jan und Grott, Matthias und Hüttig, Christian und Thomas, Nicolas und Castro Marín, José María und Kobayashi, M. und Fuji, M. und Weidlich, Kai (2025) Laser Applikation for Space Instrumentation. INTERPHOTONICS 2025, 2025-04-08 - 2025-04-14, Oludeniz, Türkei.

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5MB

Offizielle URL: https://www.interphotonics.org/images/files/%C4%B1nterphotonic%202025%20abstract%20book.pdf

Kurzfassung

A laser rangefinder provides a potent sensor for surface investigations of planetary objects. The instrument delivers accurate height profiles along-track for geo-morphological interpretation of surface features. Laser spot ground tracks allow exploration of impact basins, tectonic structures as well as potential cryo-volcanic features. ContData collection and analysis grants construction of digital terrain models (DTMs).Repeatedly gathered elevation data enables the study of time varying phenomena like tidal deformation, which in turn facilitates the investigation of dynamical processes in the planetary interior. A classical laser altimeter measures the time of flight between the outgoing laser pulse Tx and the backscattering return pulse Tx. The performance and signal to noise ratio is defined by the laser link budget equation. The talk reports about design, development, functional and performance tests of a laser altimeter instrument on-board the European Space Agency (ESA) mission JUICE. A diode-laser pumped Nd:YAG laser emits pulses at 1064 nm wavelength with nominally 17 mJ energy (9×1016 photons) and 5 ns duration at a repetition rate of 10 to 30 Hz. Q-switch pulse with repetition rate of up to 30 Hz within the analogue APD signal. The figure shows the transceiver unit of the laser instrument. The high integrated staggered laser and receiver electronics is mounted behind the M1 mirror (blue). APD is located in focus of the M2 mirror (green) and diode laser compartment is mounted on the bottom side of the unit. Spectral noise investigations and analysis provide operation on the theoretical limits. We point out the technical challenges of a laser application under space environmental condition and limited resources. The talk describes the functional subunits of the instrument split into Tx and Rx opto- electronics. The laser application completes a receiver channel using a single Si avalanche photodiode (APD) operating at a noise floor of about 300fA/√ in a 3dB bandwidth of 100MHz. During laser operation tests show that the instrument detects no crosstalk of any 200 A pumping pulse, duration 50 μs neither the 3 kV 10 ns active.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217105/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Laser Applikation for Space Instrumentation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Behnke, ThomasThomas.Behnke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2873-4503NICHT SPEZIFIZIERT
Hußmann, HaukeHauke.Hussmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lingenauber, Kaykay.lingenauber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3905-9603NICHT SPEZIFIZIERT
Michaelis, HaraldHarald.Michaelis (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Althaus, ChristianChristian.Althaus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-1257-3867NICHT SPEZIFIZIERT
Binger, JanJan.Binger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grott, MatthiasMatthias.Grott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8613-7096NICHT SPEZIFIZIERT
Hüttig, ChristianChristian.Huettig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-3621-7000NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, NicolasUniversität BernNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Castro Marín, José MaríaIAA Institute of Andalusiahttps://orcid.org/0000-0002-9658-8421NICHT SPEZIFIZIERT
Kobayashi, M.Advanced Research Institute for Science and Engineering, Waseda University, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuji, M.Meisei Electr., JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weidlich, KaiHensoldt Optronics GmbH, Carl-Zeiss-Strasse 22, 73447, Oberkochen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser, APD, time of flight, noise, signal to noise ratio, EMC
Veranstaltungstitel:INTERPHOTONICS 2025
Veranstaltungsort:Oludeniz, Türkei
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 April 2025
Veranstaltungsende:14 April 2025
Veranstalter :International Congress on Microscopy & Spectroscopy
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt JUICE - JANUS und GALA
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Sensorsysteme
Hinterlegt von: Behnke, Thomas
Hinterlegt am:02 Okt 2025 10:47
Letzte Änderung:02 Okt 2025 10:47

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