なぜレーザーは宇宙で長持ちしないのですか？
ニュース記事レポートその
OSIRIS-RExには、宇宙船が岩を撃ち落とし、エコーを研究して着陸とサンプリング操作を容易にするための2つのレーザーが装備されていました。..。
ほとんどのレーザーは宇宙で長持ちしないため、10年以上前の宇宙船に2つのレーザーが作動することはまれです、と[OSIRIS-RExの主任研究員]ダンテ・ローレッタは言いました。「私たちが使用したことのない2つの新しいレーザーを持っているので、私は実際にそれについて少し興奮しています。」
それが宇宙船にあるとき、何がそのようなレーザーの寿命を短くしますか？
（短縮されているのは寿命です。電源を切っても劣化しません。）
これは、LIDAR別名レーザー距離高度計「OLA」です。
https://www.asteroidmission.org/objectives/instruments/
https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-017-0375-3
https://www.asteroidmission.org/wp-content/uploads/2016/05/OLA-Schematic.png
回答
DenisGuilhotとPolRibes-Pleguezueloによる論文「宇宙用フォトニックアプリケーションのレーザー技術」は、宇宙におけるレーザーの問題のいくつかを強調しています。
レーザーダイオードの特定のケースでは、レーザーチップのパッケージングに使用されるインジウムは、致命的なデバイス障害につながる可能性のあるインジウムクリープ挙動による極端な温度範囲の場合のリスクを表す可能性があります[135]。さらに、高真空状態は、脱水によってコンポーネントの化学的および物理的特性に変化を引き起こす可能性さえあります[137]。レーザー結晶とファイバーのもう1つの一般的な問題は、放射線吸収によって光学部品に生じる光暗化効果です。さまざまなドーピング比のさまざまなレーザー材料に対するいくつかのタイプの放射線の影響について多くの研究が行われ[138,139]、フォトニックスペースエンジニアはアセンブリの最適な候補を選択するためにこれを確認する必要があります。この問題は、コンポーネントのシールドを改善することで簡単に解決できますが、コンポーネントを保護する材料の余分な層によって引き起こされる厚さの増加は、統合されたデバイスの重量を増加させ、多くの場合、そのサイズとコストを増加させます。そのため、追加のシールドによる不要なコストをかけずに、ミッションの長期間にわたってレーザー出力が必要な仕様を維持できるように、ミッションの放射バジェットと最適に一致するようにコンポーネントを慎重に選択する必要があります。コンポーネントは、ミッションの放射バジェットと最適に一致するように慎重に選択する必要があります。これにより、追加のシールドによる不要なコストを発生させることなく、ミッションの長期間にわたってレーザー出力が必要な仕様を維持できるようになります。コンポーネントは、ミッションの放射バジェットと最適に一致するように慎重に選択する必要があります。これにより、追加のシールドによる不要なコストを発生させることなく、ミッションの長期間にわたってレーザー出力が必要な仕様を維持できるようになります。
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信頼性とコスト要因の両方が重要な要件であり、設計の選択に大きな影響を与えることがよくあります。前者は、寿命のディレーティングの観点から行う必要のある効率トレードにも影響を与えます。
水野らによる論文「はやぶさ2用レーザー高度計（LIDAR）の開発」。レーザーダイオード（LD）が劣化したために、SELENE月周回衛星のレーザー高度計がどのように故障したかを説明します。
高出力の準連続波レーザーのLDは、振動数が増えると劣化し、出力が低下することが知られています。一般的に言って、LDの有効寿命は約（$10^{9}$）ショット。しかし、セレーネのLALTの場合、レーザー出力は約（$10^{7}$）レーザー出力が維持されていても、軌道上でのショット（$10^{8}$）飛行前テストでのショット。これはLD出力の劣化によるものと考えられます。
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レーザーに関連するいくつかの問題に対処する必要がありました。つまり、（1）温度変化に対する脆弱性、（2）機械的ストレスに対する脆弱性、および（3）LDの劣化です。[...]問題（3）、LDの劣化に関して、劣化の正確な原因を特定できませんでした。
一般に、レーザーダイオードは温度変化と放射の影響を受けます。高温でのアニーリングは結晶の欠陥を修正することができますが、常に機能するとは限りません:(同じ論文から）
しかし、レーザーモジュールの熱真空試験では、レーザー温度を10℃以下に下げると、レーザーの出力が低下しました。また、ポッケルスセルの消光比が低下し、室温に戻してもレーザー出力が回復しないという欠点がありました。