I april 1943 vendte Poulsson tilbake til Storbritannia. I oktober 1944 ble han igjen sluppet over Telemark, som deltaker i Operasjon Sunshine hvor han var nestleder. Denne operasjonen var et samarbeide mellom Kompani Linge og Milorg som blant annet skulle beskytte norske industrianlegg og kraftverk i tilfelle tyskerne i krigens siste fase besluttet å bruke den brente jords taktikk også i Sør-Norge. Da lederen, major Leif Tronstad ble drept i mars 1945, overtok Poulsson som leder for operasjonen. Fram til slutten av krigen var Poulsson sjef for Milorg D 16.