基于歐洲南方天文臺(ESO)技術(shù)的強(qiáng)大實(shí)驗激光器在德國Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren天文臺通過了一項關(guān)鍵測試。這臺自適應(yīng)光學(xué)激光器是與工業(yè)界合作開發(fā)的,與現(xiàn)有系統(tǒng)相比具有重要的附加功能。它將成為歐洲航天局(ESA)在西班牙特內(nèi)里費(fèi)島的光學(xué)地面站安裝的 CaNaPy 激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的一部分,該系統(tǒng)是歐洲航天局與歐空局研發(fā)合作項目的一部分。更高的激光功率(比現(xiàn)有系統(tǒng)高出近三倍)為激光衛(wèi)星通信的發(fā)展打開了大門,同時也大大地提高了地面望遠(yuǎn)鏡拍攝的天文圖像的清晰度。
天文自適應(yīng)光學(xué)是指地面望遠(yuǎn)鏡上的系統(tǒng),可以校正地球大氣湍流帶來的模糊效應(yīng),這種效應(yīng)會導(dǎo)致從地球上看到的恒星“閃爍”。為了消除畸變,這些系統(tǒng)需要一顆靠近研究對象的明亮參考星。由于這些恒星并不總是方便地放置在天空中,天文學(xué)家使用激光激發(fā)地球大氣層中90公里高度的鈉原子,在感興趣的區(qū)域附近創(chuàng)建人造恒星,可用于繪制和校正大氣湍流。
新的實(shí)驗激光器基于與四激光導(dǎo)星設(shè)施相同的ESO技術(shù),該設(shè)施已在智利ESO的甚大望遠(yuǎn)鏡以及世界上大多數(shù)大型天文臺成功運(yùn)行。但是,雖然這些激光器的功率為22瓦,但這種新型激光器的功率幾乎是63瓦的三倍,這是天文學(xué)激光技術(shù)的一個巨大飛躍,除其他外,它將提高可見波長自適應(yīng)光學(xué)圖像的清晰度。作為與ESO合作研發(fā)協(xié)議的一部分,加拿大公司MPB Communications(ESO的行業(yè)合作伙伴之一)已經(jīng)能夠擴(kuò)大其紅外“拉曼光纖放大器”源的功率。這是使ESO CaNaPy激光器實(shí)現(xiàn)如此高功率的突破。
此外,作為與ESO合作研發(fā)協(xié)議的一部分,ESO的另一個行業(yè)合作伙伴德國公司TOPTICA Photonics AG在CaNaPy激光器中開發(fā)并實(shí)施了一種用于這種新型激光器的頻率啁啾系統(tǒng)。啁啾包括快速改變激光調(diào)諧的頻率。這增加了激光激發(fā)的鈉原子的數(shù)量,使人造恒星更亮,從而改善了湍流校正。TOPTICA已在63瓦激光器上安裝了啁啾原型,并與ESO合作,在天空中調(diào)試了激光器及其新型啁啾系統(tǒng)。
這種新的實(shí)驗性CaNaPy激光器是ESO內(nèi)部與行業(yè)合作開發(fā)的天文技術(shù)的一個例子,然后轉(zhuǎn)移回工業(yè)用途,包括在新領(lǐng)域,從而找到了超出其起初目的的應(yīng)用,造福了整個社會。一旦CaNaPy設(shè)施儀器安裝在特內(nèi)里費(fèi)島的歐洲航天局光學(xué)地面站——歐洲南方天文臺和歐洲航天局之間的一個合作項目——它將為歐洲航天局和歐洲南方天文臺這兩個組織提供機(jī)會,推動激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的使用,不僅用于天文學(xué),也用于衛(wèi)星光通信。光激光通信使衛(wèi)星能夠以超快帶寬向地球發(fā)送信號和從地球接收信號,歐空局正在研究這一前景。光激光信號可以傳輸比無線電信號多得多的信息,但它們同樣受到大氣湍流的影響。因此,激光導(dǎo)星自適應(yīng)光學(xué)有可能大大改善衛(wèi)星和地面站之間的光鏈路。