本项目属于激光技术领域。海洋垂直剖面测量和跨介质通信是海洋观测领域的前沿技术，机载蓝绿激光雷达是目前可实现海洋航空立体遥感的唯一手段，机载跨介质蓝绿激光通信是唯一可实现空海立体通信的技术途径。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20dB，确保50dB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，经多海域飞行验证，0.2~50米深度范围的水深测量精度均优于±0.22米。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，使系统适应单光子到多光子信号范围的强度和时间分辨探测。经不同海域大量飞行验证，机载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。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，将等效口径下的总接收视场提升至60度；利用最大比分集阵列及信号权重最优分配算法，实现多孔径信号合成和接收参数自适应设置，解决了海-气界面动态变化下的蓝绿激光通信对准难题，拓展了适用场合。经不同海况下的验证，机载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通信。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，发明了输出波长与太阳夫琅禾费Mg和H-β暗线匹配的蓝绿脉冲激光源，该波长的太阳背景辐射低，且处于大洋最佳透过波段，有利于机载蓝绿激光海洋探测和传输系统的大洋应用扩展，提升系统在清洁海域的测量性能，延长有效工作时段。基于上述发明，项目组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，部分指标国际领先，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。同时，本项目为我国星载海洋激光探测与传输工程立项和应用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。项目获得授权发明专利20项，软件著作权4项，发表论文62篇，作邀请报告12次。项目成果通过技术转移转化及二次开发推广，成功实现产业化，近三年直接经济效益累计1.3亿元。