麥格理大學科學家開發(fā)了一種改進的激光系統(tǒng)，將有助于大型光學望遠鏡收集更準確的數(shù)據(jù)。大直徑地面光學望遠鏡現(xiàn)在通常使用激光束產(chǎn)生的人造激光導星，這些激光導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光學來校正進出太空光的大氣像差。它們對于在光學自由空間和地對地通信、空間碎片成像和跟蹤以及天文學中應用的高保真數(shù)據(jù)傳輸至關重要。

其原理涉及使用精確調諧的激光來激發(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，暫時形成一顆發(fā)光的人造恒星。已經(jīng)開發(fā)了許多技術來做到這一點，但產(chǎn)生特定的波長一直是一個挑戰(zhàn)，到目前為止需要不切實際的方法?，F(xiàn)在，來自麥格理大學MQ光子學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應用的589 nm連續(xù)波鉆石激光器，其研究發(fā)表在《光學快報》期刊上，該激光器比以前的同類導星激光系統(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)具有競爭力，但結果的真正意義在于，這項技術可以進一步發(fā)展，以提高未來導星的質量。鉆石可以迅速散熱，而且不容易出現(xiàn)不必要的光學失真。這種組合為產(chǎn)生更強大的導星束提供了一條途徑。

研究人員預測，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，也將對自適應光學系統(tǒng)有利。除了功率調整，鉆石鈉激光器概念還有望產(chǎn)生微秒持續(xù)時間的脈沖輸出，同時具有高峰值功率和平均功率，使自適應光學系統(tǒng)能夠產(chǎn)生更多點狀人造恒星，以及其他增強功能。該項目的首席實驗者楊學宗（音譯）博士說：這些應用需要更明亮的激光導星，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用，因為鉆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行。這使得設計變得簡單，而且該設備具有潛在的穩(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)定地工作在一個純粹的單一頻率上。研究人員相信，很快就會在望遠鏡和更高的水平上看到鉆石激光。

鉆石方法將為極大地擴展未來激光導星的亮度和質量提供一個有趣系統(tǒng)。鈉層中的光-原子相互作用恰好是極其復雜的，但這帶來了有趣的機會，可以采用激光來提高地空自適應光學系統(tǒng)的性能。

博科園｜研究/來自：麥格理大學

參考期刊《光學快報》

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