Forbedret lasersystem hjælper store optiske teleskoper med at indsamle mere præcise data

Macquarie University forskere har udviklet et forbedret lasersystem, der vil hjælpe store optiske teleskoper med at indsamle mere præcise data.

Jordbaserede optiske teleskoper med stor diameter bruger nu rutinemæssigt laserstrålegenererede kunstige guidestjerner, skabt i de højere niveauer af atmosfæren. Disse kunstige stjerner giver brugerne mulighed for at korrigere atmosfæriske afvigelser af lys, der passerer til og fra rummet, ved hjælp af adaptiv optik. De er afgørende for high fidelity-transmission af data til applikationer i både optisk ledigt rum og jord til jord-kommunikation, ved billeddannelse og sporing af rumrester og for astronomi.

Princippet indebærer at bruge en præcist afstemt laser til at energisere atomer i natriumlaget, der forekommer naturligt i mesosfæren, i omkring 90 km højde. Disse atomer udsender laserlyset igen, midlertidigt at skabe en glødende kunstig stjerne. Der er blevet udviklet en række teknologier til at gøre dette, men at generere den specifikke bølgelængde har været en berygtet udfordring, der hidtil har haft brug for upraktiske tilgange.

Nu har forskere fra MQ Photonics Research Center ved Macquarie University vist, at diamantramanlasere er en yderst effektiv måde at generere det præcise output, der er nødvendigt. De har for første gang demonstreret en kontinuerlig bølge 589 nm diamantlaser til guidestar-applikationer. Beskrevet i Optik bogstaver , laseren leverede højere effekt og effektivitet end tidligere guidestjernelasersystemer af sin type.

Disse egenskaber er allerede konkurrencedygtige med andre tilgange, men resultatets virkelige betydning er, at teknologien kan videreudvikles til at øge kvaliteten af ​​fremtidige guidestjerner. Diamant kan hurtigt sprede varme, og er mindre tilbøjelig til uønskede optiske forvrængninger. Denne kombination giver en vej mod at producere mere kraftfulde guidestjernebjælker. Forskerne forudsiger, at dens ekstra fleksibilitet, såsom at levere lasereffekten som en række mikrosekund optiske pulser, vil også være en fordel for adaptive optiske systemer. Ud over effektskalering, diamantnatriumlaserkonceptet er lovende til at generere mikrosekunders varighed pulserende output med samtidig høj spidseffekt og gennemsnitlig effekt, at gøre det muligt at generere flere punktlignende stjerner gennem adaptive optiske systemer, sammen med andre forbedringer.

"Ansøgningerne har brug for lysere guidestjerner med reduceret stjerneforlængelse og baggrundsstøj, og det er aspekter, som vores diamantlaser -tilgang ligner at kunne løse, "siger Dr. Xuezong Yang, ledende eksperimentelist på projektet. "Vores tilgang er også yderst praktisk, fordi diamantelementets indre forstærkningsegenskaber betyder, at laseren viser sig at køre på en enkelt smal frekvens. Dette holder vores design enkelt, og enheden potentielt robust og billig. "

Diamantlaseren er i klassen af ​​lasere kaldet Raman -lasere, og virker ved stimuleret spredning frem for stimuleret emission. Forskerne har fundet ud af, at denne kerneforskel gør det muligt for laseren at operere mere stabilt på en ren enkeltfrekvens.

Forfatterne mener, at vi snart vil se diamantlasere på teleskoper og på højere niveauer. "Vi mener, at diamantmetoden vil give et interessant system til i høj grad at udvide lysstyrken og kvaliteten af ​​fremtidige guidestjerner. Lys-atom-interaktionen i natriumlaget er tilfældigvis ekstremt kompleks, men det giver interessante muligheder for at tilpasse lasere for at øge ydeevnen for adaptive optiske systemer fra jord til rum. "siger professor Rich Mildren, forskningslederen for dette arbejde.