記者從日前召開的第20屆國際高功率激光系統(tǒng)與應用學術(shù)會議上獲悉,平均功率達81瓦的當今世界最高水平、最大功率全固態(tài)鈉導星激光器,已由中國工程物理研究院應用電子學研究所研制成功,未來其可在大型望遠鏡、激光大氣傳輸?shù)瓤蒲蓄I域發(fā)揮重要作用。
在天文觀測成像中,由觀測目標發(fā)射的光線在穿越大氣層時會發(fā)生波前畸變,將導致其成像質(zhì)量降低,因此大型望遠鏡往往需要足夠亮度的“信標光源”用于探測大氣擾動,并進行自適應光學補償校正,以大幅度提高成像分辨率。通過激光器將589納米波長的黃激光射向天空,引起大氣層90千米至100千米高度鈉原子共振、散射產(chǎn)生高亮度“人造”鈉導星,一直是世界各國科學家們的研究熱點。目前,鈉導星激光器已成為TMT(30米望遠鏡計劃)等大型望遠鏡的核心關(guān)鍵設備之一。
2004年起,中物院應用電子所選取脈沖體制鈉導星技術(shù)路線,圍繞固體激光腔外、頻鈉導星等目標啟動該項攻關(guān),逐步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)方案設計及脈沖激光譜線精確控制、高能量激光定標放大、高效率和頻等多項突破。該所于2012年在國內(nèi)首次研制出大于300毫焦耳單脈沖能量鈉導星激光器,實現(xiàn)平均功率19瓦、重頻50赫茲,在國內(nèi)首次實現(xiàn)鈉導星回光單幀波面的探測與閉環(huán)。在此基礎上,今年中物院鈉導星激光器項目組利用高能量基頻激光放大技術(shù)、譜線精確閉環(huán)控制技術(shù)、高效率遠場激光和頻技術(shù)等方面的重要突破,將鈉導星激光器平均功率進一步提高至81瓦,該平均功率是當今世界上全固態(tài)鈉導星激光器的最高水平。
新研制的高性能鈉導星激光器具備譜線高精度、高平均功率、高光束質(zhì)量等特點。在光譜方面,激光器波長與鈉原子吸收譜線穩(wěn)定、精確對準,精度達到0.2皮米;在頻域方面,激光譜線寬度達到亞GHz,可謂“不胖不瘦”。此外,由于其采用1064nm、1319nm固體激光和頻技術(shù),科研人員還突破了高功率下兩臺激光器時域與空域同步技術(shù)、激光線寬壓窄技術(shù)、高效率和頻技術(shù)等多項難點。未來,該研究成果將在天文觀測、大氣觀測、激光大氣傳輸?shù)阮I域發(fā)揮重要作用。
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