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上海光机所在钠激光导引星研究方面取得新进展

发布日期:2021-09-18 01:00浏览次数:
本文摘要:近期,上海光机所在钠激光制导星研究方面获得新进展。空间激光与信息技术研究中心明确提出一种新的方法,让连续波钠导星激光在左右旋圆偏振态之间以拉莫尔频率周期性转换,构建对钠原子的磁共振抽运。在共振抽运条件下,原本各自为政不作拉莫尔进动的高空钠原子实时一起,从而让钠导星激光器部分解决地磁场的影响,有效地提高光抽运效果。 大口径地基望远镜是观测宇宙的有力工具,其低空间分辨率的构建依赖自适应光学系统对大气湍流引发的光学畸变的动态修正。

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近期,上海光机所在钠激光制导星研究方面获得新进展。空间激光与信息技术研究中心明确提出一种新的方法,让连续波钠导星激光在左右旋圆偏振态之间以拉莫尔频率周期性转换,构建对钠原子的磁共振抽运。在共振抽运条件下,原本各自为政不作拉莫尔进动的高空钠原子实时一起,从而让钠导星激光器部分解决地磁场的影响,有效地提高光抽运效果。

  大口径地基望远镜是观测宇宙的有力工具,其低空间分辨率的构建依赖自适应光学系统对大气湍流引发的光学畸变的动态修正。制导星是自适应光学系统的关键部分,普遍使用的方法是用黄色激光唤起90公里高空大气中间层覆以大自然不存在的钠原子层,钠原子闪烁构成人工制导星。制导星的亮度是要求自适应光学性能的最重要参数,广泛使用圆偏振激光以提升脉冲效率。

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但是,在地磁场环境中,吸取圆偏振光的钠原子不会绕着磁场不作拉莫尔进动,大大巩固光抽运的效果。在地磁场与激光束夹角较小时特别是在相当严重,而天文观测中此夹角广泛介于60到90之间。

  为解决地磁场的影响,有研究人员明确提出使用拉莫尔进动反复频率的脉冲激光展开共振抽运的方法,使得激光总是在进动周期的一个相同时间点与原子相互作用。但是,这样的钠导星激光器技术难度大,仍未闻报导。上海光机所科研人员明确提出的方法易行且有效地,两种方法构建方式的区别是:把进动的钠原子相提并论为秋千,脉冲方法相等于周期性给秋千一个发动机,而偏振转换方法相等于周期性地推和夹住秋千。

  以欧洲南方天文台(ESO)在Paranal的激光导星系统为事例展开了数值仿真,结果显示在激光与地磁场夹角小于60情况下,即多数天文观测场景下,脉冲通量有所减小,夹角为90时脉冲通量提升大约50%。该方法只需在光路中加一个偏振切换装置才可构建亮度提高,可以必要用作升级现有的连续波钠导星激光系统,如ESO加装在智利的VLT望远镜、美国空军实验室的星火靶场和坐落于夏威夷州的Keck望远镜等的导星激光系统。图1.偏振切换共振抽运钠原子原理示意图  图2.(a)有所不同偏振条件,有所不同透射下的脉冲通量仿真结果;(b)激光强度为10W/m2,再行泵浦比例为0.1时,有所不同激光与磁场夹角下的脉冲通量。


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