最新改進(jìn)的激光器，將有助于大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，收集更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)！

麥格理大學(xué)科學(xué)家開發(fā)了一種改進(jìn)的激光系統(tǒng)，將有助于大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡收集更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。大直徑地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在通常使用激光束產(chǎn)生的人造激光導(dǎo)星，這些激光導(dǎo)星是在更高的大氣層中產(chǎn)生。這些激光恒星允許用戶使用自適應(yīng)光學(xué)來校正進(jìn)出太空光的大氣像差。它們對(duì)于在光學(xué)自由空間和地對(duì)地通信、空間碎片成像和跟蹤以及天文學(xué)中應(yīng)用的高保真數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。

其原理涉及使用精確調(diào)諧的激光來激發(fā)鈉層中的原子，鈉層自然出現(xiàn)在大約90公里高度的中間層。這些原子重新發(fā)射激光，暫時(shí)形成一顆發(fā)光的人造恒星。已經(jīng)開發(fā)了許多技術(shù)來做到這一點(diǎn)，但產(chǎn)生特定的波長(zhǎng)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，到目前為止需要不切實(shí)際的方法。現(xiàn)在，來自麥格理大學(xué)MQ光子學(xué)研究中心的研究人員已經(jīng)證明：鉆石拉曼激光器是產(chǎn)生所需精確輸出的一種高效方式。

首次展示了一種用于GuideStar應(yīng)用的589 nm連續(xù)波鉆石激光器，其研究發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》期刊上，該激光器比以前的同類導(dǎo)星激光系統(tǒng)提供了更高的功率和效率。這些特征與其他方法相比已經(jīng)具有競(jìng)爭(zhēng)力，但結(jié)果的真正意義在于，這項(xiàng)技術(shù)可以進(jìn)一步發(fā)展，以提高未來導(dǎo)星的質(zhì)量。鉆石可以迅速散熱，而且不容易出現(xiàn)不必要的光學(xué)失真。這種組合為產(chǎn)生更強(qiáng)大的導(dǎo)星束提供了一條途徑。

研究人員預(yù)測(cè)，其額外的靈活性，如以一系列微秒光脈沖的形式提供激光能量，也將對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)有利。除了功率調(diào)整，鉆石鈉激光器概念還有望產(chǎn)生微秒持續(xù)時(shí)間的脈沖輸出，同時(shí)具有高峰值功率和平均功率，使自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生更多點(diǎn)狀人造恒星，以及其他增強(qiáng)功能。該項(xiàng)目的首席實(shí)驗(yàn)者楊學(xué)宗（音譯）博士說：這些應(yīng)用需要更明亮的激光導(dǎo)星，減少背景噪音，這些都是鉆石激光方法看起來能夠解決的問題。

其研究方法也非常實(shí)用，因?yàn)殂@石元件的固有增益特性意味著激光器只能在單一的窄頻率上運(yùn)行。這使得設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，而且該設(shè)備具有潛在的穩(wěn)定性和低成本。鉆石激光器屬于被稱為拉曼激光器的一類激光器，其工作原理是受激散射而不是受激發(fā)射。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種核心差異使激光器能夠更穩(wěn)定地工作在一個(gè)純粹的單一頻率上。研究人員相信，很快就會(huì)在望遠(yuǎn)鏡和更高的水平上看到鉆石激光。

鉆石方法將為極大地?cái)U(kuò)展未來激光導(dǎo)星的亮度和質(zhì)量提供一個(gè)有趣系統(tǒng)。鈉層中的光-原子相互作用恰好是極其復(fù)雜的，但這帶來了有趣的機(jī)會(huì)，可以采用激光來提高地空自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的性能。

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博科園｜研究/來自：麥格理大學(xué)

參考期刊《光學(xué)快報(bào)》

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