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最新改进的激光器能否有助于大型光学望远镜,收集更准确的数据?

麦格理大学科学家开发了一种改进的激光系统,将有助于大型光学望远镜收集更准确的数据。大直径地面光学望远镜现在通常使用激光束产生的人造激光导星,这些激光导星是在更高的大气层中产生。

麦格理大学科学家开发了一种改进的激光系统,将有助于大型光学望远镜收集更准确的数据。大直径地面光学望远镜现在通常使用激光束产生的人造激光导星,这些激光导星是在更高的大气层中产生。这些激光恒星允许用户使用自适应光学来校正进出太空光的大气像差。它们对于在光学自由空间和地对地通信、空间碎片成像和跟踪以及天文学中应用的高保真数据传输至关重要。

其原理涉及使用精确调谐的激光来激发钠层中的原子,钠层自然出现在大约90公里高度的中间层。这些原子重新发射激光,暂时形成一颗发光的人造恒星。已经开发了许多技术来做到这一点,但产生特定的波长一直是一个挑战,到目前为止需要不切实际的方法。现在,来自麦格理大学MQ光子学研究中心的研究人员已经证明:钻石拉曼激光器是产生所需精确输出的一种高效方式。

首次展示了一种用于GuideStar应用的589 nm连续波钻石激光器,其研究发表在《光学快报》期刊上,该激光器比以前的同类导星激光系统提供了更高的功率和效率。这些特征与其他方法相比已经具有竞争力,但结果的真正意义在于,这项技术可以进一步发展,以提高未来导星的质量。钻石可以迅速散热,而且不容易出现不必要的光学失真。这种组合为产生更强大的导星束提供了一条途径。

研究人员预测,其额外的灵活性,如以一系列微秒光脉冲的形式提供激光能量,也将对自适应光学系统有利。除了功率调整,钻石钠激光器概念还有望产生微秒持续时间的脉冲输出,同时具有高峰值功率和平均功率,使自适应光学系统能够产生更多点状人造恒星,以及其他增强功能。该项目的首席实验者杨学宗(音译)博士说:这些应用需要更明亮的激光导星,减少背景噪音,这些都是钻石激光方法看起来能够解决的问题。

其研究方法也非常实用,因为钻石元件的固有增益特性意味着激光器只能在单一的窄频率上运行。这使得设计变得简单,而且该设备具有潜在的稳定性和低成本。钻石激光器属于被称为拉曼激光器的一类激光器,其工作原理是受激散射而不是受激发射。研究人员发现,这种核心差异使激光器能够更稳定地工作在一个纯粹的单一频率上。研究人员相信,很快就会在望远镜和更高的水平上看到钻石激光。

钻石方法将为极大地扩展未来激光导星的亮度和质量提供一个有趣系统。钠层中的光-原子相互作用恰好是极其复杂的,但这带来了有趣的机会,可以采用激光来提高地空自适应光学系统的性能。

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