项目简介
海洋垂直剖面测量是海洋观测的前沿技术，机载蓝绿激光雷达是目前可以实现海洋航空立体遥感的唯一手段。项目组历经十多年持续攻关，发明了提升蓝绿激光海洋穿透深度、抑制背景干扰和海面扰动等核心技术，解决了机载蓝绿激光海洋剖面遥感和跨介质高速光通信技术在真实海况下的应用瓶颈问题，研制出我国唯一的机载蓝绿激光高分辨海洋探测系统和机载蓝绿激光跨介质高速通信系统，打破国外技术封锁，填补国内空白，在我国南海岛礁测绘、海洋环境监测和跨介质信息传输等领域获得重要应用，发挥了不可替代的作用。
本项目的主要技术发明和核心关键技术如下：
发明点1：发明了瞬时光信号动态范围的非线性压缩技术。设计出特种光学空间频率滤波器，信号动态范围压缩超20分贝，确保50分贝动态范围下信号的无失真探测，并应用到机载激光探测系统中，经多海域下飞行验证，0.2~50米深度范围的水深测量精度均优于±0.2米，达到国际领先水平。
发明点2：发明了光子数可分辨的微弱信号探测技术。通过回波信号的多级光子甄别，实现光子数可分辨的光子计数探测，并结合激光编码调制与光子计数相关技术，使得测量系统兼容单光子量级和多光子数的
信号范围。经不同海域大量飞行验证，空中与水下平台间的跨介质蓝绿激光通信系统实现从浅海到120米以深的可靠通信，最大通信深度达到国际领先水平。
发明点3：发明了多孔径视场拼接和最大比分集的自适应阵列接收技术。利用窄视场的多孔径拼接，实现等效口径下的总接收视场提升至60度，解决了海-气界面动态变化下的蓝绿激光通信对准难题；经不同海况下的验证，空中与水下平台间的跨介质蓝绿激光通信系统可在5级海况以下实现高信号稳定和低误码率。
发明点4：发明了匹配海水最佳透过率和太阳暗线的蓝绿脉冲激光源技术。利用高效非线性频率变换技术，发明了与太阳夫琅禾费Mg和H-β暗线匹配的蓝绿脉冲激光源，暗线波长的太阳背景辐射可降低两个量级，且处于海洋最佳透过波段，显著提高了激光探测和通信信号接收的信噪比，扩展机载蓝绿激光海洋探测和传输系统的有效工作时段。
基于上述发明，研制出多套机载蓝绿激光海洋探测和传输系统，整体技术达到国际先进水平，相关成果得到国内外同行的高度认可。系统在我国南海岛礁测绘、海岸带监测、水下目标探测，海洋水质环境参数的剖面测量，以及军民融合的空-海跨介质通信等多个领域得到重要应用，为我国星载海洋激光探测与传输的应用和工程立项奠定了重要的理论和技术基础，支撑我国智慧海洋和透明海洋战略发展，社会效益显著。
知识产权情况（限10个）
发表论文著作情况（限20篇）
水下光通信收发系统设计及分析[J].中国激光, 2013, 40(3):0305003
18胡思奇，周田华，陈卫标.水下激光通信最大比合并分集接收性能
分析及仿真[J].中国激光, 2016, 43(12):1206003
周田华√6
19梁波，朱海，陈卫标.大气到海洋激光通信信道仿真[J].光学学报,
2007, 27(7):1166-1172
陈卫标√34
20王向伟，周田华，陈卫标.舰船尾流激光后向散射特性研究[J].光学
学报，2010, 30(1):14-18
陈卫标√28
主要完成单位
中国科学院上海光学精密机械研究所
新增直接经济效益
近三年新增直接经济效益超5000万元
提名者
中国科学院上海分院
提名等级
上海市技术发明奖一等奖
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