一种功能强大的新型激光器将增强自适应光学

在某些应用中，更大的激光器就意味着更好的激光器。天文学就是这种情况，激光用于从望远镜校准到卫星通信的所有领域。欧洲南方天文台 (ESO) 及其一些商业合作伙伴开发了一种比现有行业标准强3倍的激光器。随着功率水平的提高，新系统将显着改善望远镜处理地面天文学中最基本的问题之一 —— 大气湍流的方式。

在地球上，有规律的大气湍流是很常见的，也是人类肉眼所感知到的星星“闪烁”的原因。然而，对于望远镜来说，无法解释的湍流可能会导致整个数据集被丢弃。望远镜有一种标准的技术来消除这种影响 —— 它们用一颗已知的稳定恒星进行校准。

但最明显的问题是，有时没有恒星可供他们校准。因此，科学家们想出了一种制造“人造恒星”的方法，让天文台可以针对稳定的可观测物体进行校准，无论它们面对的是哪个方向。该技术涉及用激光将钠原子喷射到 90 公里高的大气层中。

今天，这项技术以四激光导星设施的形式存在，它运行着欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）。该校准工具具有可观的22W功率，对于VLT的成功运行至关重要。然而，激光对钠原子施加的功率越大，校准“恒星”就越稳定。因此，ESO 将功率水平提高到63W，这几乎是现有系统的3倍。

上图：这张宽场图像显示了在德国的Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren天文台进行空中测试的CaNaPy激光。这种激光基于eso专利技术，激发上层大气中的钠原子，创造了一个可以用于监测和纠正大气湍流的人工源。该激光器最终将安装在欧洲航天局(ESA)位于西班牙特内里费的光学地面站，这是欧洲航天局和欧空局合作将自适应光学用于天文和卫星通信目的的一部分。

这一增长要归功于MPB 通信公司开发的“先进拉曼光纤放大器”激光源，该公司是 ESO 的商业合作伙伴之一。他们并不是唯一开发技术来帮助改进校准激光的公司。TOPTICA Photonics Ag 是一家德国公司，专门制造频率“啁啾”系统，允许激光在多个频率之间来回反弹。更大的带宽意味着更多的激发钠原子和一颗用于校准的明亮恒星。

不过，校准并不是改进后的激光器唯一有用的地方。最近，卫星通信系统变得更加重要，SpaceX 的 Starlink 引领了天基通信的新时代。然而，它们在使用最高速数据传输技术的方面受到限制。卫星和地球本身之间的光通信，也会因同样的大气湍流现象而变得复杂，而这种大气湍流现象可以使望远镜失灵。由于这种更高功率的激光器能够为这些系统创建更稳定的校准点，光通信将成为一种更具吸引力的数据传输方法。

上图：这张照片显示的是57W CaNaPy激光在德国Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren天文台的0.6米望远镜上进行的现场测试。激光从望远镜内部进入副镜，然后反射到主镜，最后反射到天空。该激光器基于ESO专利技术，最终将成为CaNaPy激光引导星自适应光学系统的一部分，在欧洲航天局位于西班牙特内里费的光学地面站运行。它将有助于纠正地球大气湍流造成的模糊效应的天文观测。

科学家们计划，在西班牙特内里费岛的欧空局天文台安装新的激光系统，该系统是 CaNaPy 激光导星自适应光学系统的一部分。 如果该系统能证明其价值，它可以作为其他改进的校准和通信工具的基础，遍及世界各地的不断扩大的观测和网络平台。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！