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基于角谱传播的钠信标光斑形态分析
1
作者 黄建 邓可然 李祝强 《光子学报》 北大核心 2025年第2期252-266,共15页
钠信标光斑形态是影响钠信标自适应光学系统波前探测精度的关键因素,主要由钠层激光功率密度分布和回光效率决定。为准确估计钠信标光斑形态,利用角谱传播理论,建立了钠激光在连续非均匀大气介质中的传输模型,得到钠层激光功率密度分布... 钠信标光斑形态是影响钠信标自适应光学系统波前探测精度的关键因素,主要由钠层激光功率密度分布和回光效率决定。为准确估计钠信标光斑形态,利用角谱传播理论,建立了钠激光在连续非均匀大气介质中的传输模型,得到钠层激光功率密度分布。根据回光效率与功率密度的关系,得到不同湍流强度(r_(0)为5~30 cm@550 nm)下钠信标的光斑尺寸位于0.26 m到0.22 m之间,回波光子数位于(1.3~1.4)×10^(7)photons·s^(-1)·m^(-2),并讨论了不同大气分层数量,对钠信标光斑形态的影响。利用质心提取算法,对钠信标光斑形态质心进行提取,讨论了不同强度大气湍流倾斜像差对钠信标指向位置的偏移,其偏移最大值约为60 cm。最后,分析了不同情况下的钠信标光斑闪烁效应,随着分层数量增加,衍射效应将减弱闪烁饱和效应。 展开更多
关键词 钠信标 角谱传播 光斑形态 指向位置 闪烁
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钠信标激光技术进展 被引量：2
2
作者 薄勇 卞奇 +5 位作者 彭钦军 许祖彦 魏凯 张雨东 冯麓 薛随建 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期430-446,共17页
地基光学望远镜对天观测时,大气湍流扰动引起星光波前畸变将导致其实际分辨率远低于物理极限,这是急需解决的科学技术问题。采用钠信标激光激发海拔80~105 km大气电离层中的钠原子可产生高亮度的钠导引星,可作为信标探测大气对光波的扰... 地基光学望远镜对天观测时,大气湍流扰动引起星光波前畸变将导致其实际分辨率远低于物理极限,这是急需解决的科学技术问题。采用钠信标激光激发海拔80~105 km大气电离层中的钠原子可产生高亮度的钠导引星,可作为信标探测大气对光波的扰动,再利用自适应光学技术进行校正,能使望远镜克服大气扰动影响,获得近衍射极限的分辨率。介绍了钠信标激光的特性与国内外研究进展,尤其是中国科学院理化技术研究所激光物理与技术研究中心研制的钠D2线双峰谱型匹配的微秒脉冲钠信标激光器及其在大型望远镜上的应用情况。 展开更多
关键词 自适应光学 钠信标激光 微秒脉冲激光 钠导引星
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1.8米望远镜钠信标自适应光学系统的高对比度成像性能研究 被引量：4
3
作者 邓可然 魏凯 +3 位作者 晋凯 董若曦 李敏 张雨东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期281-289,共9页
系外行星的直接成像是当今国际天文学研究的热点,而对潜在的系外行星候选体进行大面积普查将是未来十年天文学的迫切需要。国际上中小型2 m级望远镜上部署的ROBO-AO瑞利激光信标自适应光学系统(AO),可以灵敏而快速地删察系外行星候选体... 系外行星的直接成像是当今国际天文学研究的热点,而对潜在的系外行星候选体进行大面积普查将是未来十年天文学的迫切需要。国际上中小型2 m级望远镜上部署的ROBO-AO瑞利激光信标自适应光学系统(AO),可以灵敏而快速地删察系外行星候选体。但瑞利信标高度引起的聚焦非等晕效应是限制其行星探测能力的重要因素。基于1.8 m望远镜61单元钠信标自适应光学系统优化构建系外行星高对比度成像系统,它将在近红外波长范围内提供系外行星的高对比度成像。通过对钠信标AO高对比度成像过程的仿真,发现在理论上,钠信标AO系统的系外行星高对比度成像性能优于ROBO-AO,即在2 h曝光时间内,可以实现与母恒星光通量比为4×10^-7的行星的直接成像,而相同环境下,ROBO-AO系外行星直接成像能力为1×10^-6,其中行星与恒星的角间距为1’’。 展开更多
关键词 钠信标 高对比度成像 星冕仪 自适应光学系统
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钠信标光斑大小及回光数研究 被引量：2
4
作者 黄建 魏凯 +3 位作者 晋凯 王功长 李敏 张雨东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期111-120,共10页
钠信标已经成为地基大口径望远镜自适应光学系统的必要组成部分。钠信标光斑大小和回光数是影响自适应光学系统性能的关键因素,从发射角度考虑,主要由激光到达钠层时功率密度分布和耦合效率共同决定。为了准确估计钠信标光斑大小和回光... 钠信标已经成为地基大口径望远镜自适应光学系统的必要组成部分。钠信标光斑大小和回光数是影响自适应光学系统性能的关键因素,从发射角度考虑,主要由激光到达钠层时功率密度分布和耦合效率共同决定。为了准确估计钠信标光斑大小和回光数,首先建立了激光在大气中传输的模型,通过分析激光发射望远镜口径和上行路径大气湍流对激光到达钠层功率密度分布的影响,得出优化激光发射望远镜口径的普适方法;然后根据激光通过发射望远镜后到达钠层的功率密度与耦合效率的关系,计算钠信标光斑大小和回光数;最后利用探测误差和时域误差作为评价指标,计算了系统的最优采样频率。研究结果表明,针对丽江高美古天文台大气条件(大气相干长度(r0@550 nm)中值为7～9 cm),激光发射望远镜口径最佳值为300 mm,此时产生的光斑最优;当r0为9 cm,激光器采用中国科学院理化技术研究所20 W级百微秒脉冲激光器并利用D2a+D2b双峰泵浦激发钠原子时,产生的钠信标回光数为1.3×10~7 photons·s^(-1)·m^(-2),光斑大小为0.6″,最优的采样频率为900 Hz。 展开更多
关键词 自适应光学 钠信标 光斑大小 回光数 采样频率
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钠信标测光理论与实验研究 被引量：2
5
作者 晋凯 魏凯 +11 位作者 李敏 程锋 薄勇 左军卫 姚吉 卞奇 冯麓 薛向辉 程学武 钱仙妹 Angel Otarola 张雨东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期160-168,共9页
钠信标激光器与钠原子间的耦合效率是其性能评价的核心指标之一,为对钠信标激光器的激发效率实现精确测量,在云南丽江1.8 m望远镜上搭建了一套完整的激光钠信标测光系统,该系统由钠信标激光器、激光中继光路和激光发射望远镜、钠信标接... 钠信标激光器与钠原子间的耦合效率是其性能评价的核心指标之一,为对钠信标激光器的激发效率实现精确测量,在云南丽江1.8 m望远镜上搭建了一套完整的激光钠信标测光系统,该系统由钠信标激光器、激光中继光路和激光发射望远镜、钠信标接收望远镜、钠原子激光雷达、大气视宁度测量仪等组成。自2011年以来利用该系统对中国科学院理化技术研究所20 W级百微秒脉冲激光器所产生的钠信标进行了相应的测量标定,成功得到了半高全宽最小为3′(对应到90 km高度处为1.3 m)的钠信标图像,并测量了在不同的出光功率、偏振状态和中心波长下钠信标的回光结果。实验中分析了滤光片、CCD量子效率曲线等在对钠信标测光时的影响,对所产生的钠信标回波光子数进行了精确标定,并提出了一种钠信标V星等的计算方法;在19 W出光功率,圆偏光状态下获得了最亮的钠信标,其在大气层上空的光子数流量为9.55×10~6 photons·s^(-1)·m^(-2),对应7.4 V星等。 展开更多
关键词 自适应光学 钠信标 回波光子数
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产生钠导引星星群的钠信标激光合/分束技术
6
作者 卞奇 薄勇 +1 位作者 左军卫 彭钦军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期124-129,共6页
研究了脉冲光束的偏振和时序非相干合成技术,通过偏振合束器将两路50 W级500 Hz的589 nm钠信标激光在空间上合为一束光线,成功突破了100 W级μs脉冲全固态钠信标激光输出;利用脉冲激光同步延时器控制两路激光脉冲的时序,使其按先后顺序... 研究了脉冲光束的偏振和时序非相干合成技术,通过偏振合束器将两路50 W级500 Hz的589 nm钠信标激光在空间上合为一束光线,成功突破了100 W级μs脉冲全固态钠信标激光输出;利用脉冲激光同步延时器控制两路激光脉冲的时序,使其按先后顺序合成一束脉冲激光,重复频率提升到1 kHz。合束后的激光光束质量M2约为1.41,与单光束的光束质量基本保持一致,光斑抖动性约为40μrad,可满足激光钠导引星自适应光学系统的应用需求。与传统的相干合成方法相比,该偏振和时序非相干合成方案具有结构简单、稳定、效率高的优点,且整个系统无需复杂的相位控制机制,为脉冲激光功率扩展提供了新途径。基于上述技术基础,结合自主提出的精密偏振分光专利技术,在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束25 W/束的μs脉冲黄激光发射到钠层,成功产生了四颗钠导引星,这一结果将有助于推动大型地基光学望远镜中多层共轭自适应光学技术的发展。 展开更多
关键词 钠信标激光 非相干光束合成 偏振调制 时序控制 脉冲激光器
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激光钠导引星技术研究进展 被引量：11
7
作者 许祖彦 薄勇 +4 位作者 彭钦军 张雨东 魏凯 薛随建 冯麓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期1-13,共13页
望远镜是人类探索宇宙奥秘最重要的科学工具之一。大型地基光学望远镜对天观测时,大气扰动使星光波前畸变导致其实际分辨率大幅下降,是长期困扰高精度天文观测的重大科技问题。因此世界各大望远镜均在竞相发展自适应光学技术,以校正大... 望远镜是人类探索宇宙奥秘最重要的科学工具之一。大型地基光学望远镜对天观测时,大气扰动使星光波前畸变导致其实际分辨率大幅下降,是长期困扰高精度天文观测的重大科技问题。因此世界各大望远镜均在竞相发展自适应光学技术,以校正大气造成的波前畸变,使望远镜达到近衍射极限分辨率,这标志着地基光学望远镜正在进入自适应光学望远镜时代。激光钠导引星是用激光激发海拨约90 km电离层中的钠原子产生的人造亮星,作为自适应光学校正的信标源,是自适应光学望远镜的核心技术之一。文中介绍了激光钠导引星技术的原理、方法与国内外发展状况,尤其是该实验室采用的固体激光和频技术,实现了钠D2线光谱匹配和钠层激发匹配的微秒脉冲钠导引星激光,并在国内外大望远镜上使用获得成功。 展开更多
关键词 钠导引星 钠信标 钠导引星激光 自适应光学
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钠激光导星的共孔径发射接收与谱线匹配技术 被引量：4
8
作者 王锋 叶一东 +3 位作者 鲁燕华 颜宏 何丽 廖原 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1829-1833,共5页
研究了采用时间选通和共孔径方式的钠激光导星技术,并开展了钠信标发射接收实验研究。分析了钠原子共振散射与信标激光波长的匹配关系,介绍了钠信标激光器、距离选通装置、回光探测装置、同步控制装置等的研制工作。实验成功采集到了钠... 研究了采用时间选通和共孔径方式的钠激光导星技术,并开展了钠信标发射接收实验研究。分析了钠原子共振散射与信标激光波长的匹配关系,介绍了钠信标激光器、距离选通装置、回光探测装置、同步控制装置等的研制工作。实验成功采集到了钠信标图像,通过分析回光图像随信标激光波长的变化规律,验证了波长匹配在钠激光导星中的重要性。 展开更多
关键词 自适应光学 钠信标 共孔径 激光导星
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2能级模型处理长脉冲圆偏振光与钠原子相互作用的合理性 被引量：1
9
作者 柯磊 李有宽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1239-1244,共6页
采用密度矩阵方法来处理长脉冲光与钠原子的相互作用,求解24能级钠精细结构的布洛赫方程,给出参与跃迁的每个态密度随时间的演化曲线。对于圆偏振情形,发现在长脉冲(大于100 ns)的持续时间内,最终的原子通过转移只在3S1/2(2,2)到3P3/2(3... 采用密度矩阵方法来处理长脉冲光与钠原子的相互作用,求解24能级钠精细结构的布洛赫方程,给出参与跃迁的每个态密度随时间的演化曲线。对于圆偏振情形,发现在长脉冲(大于100 ns)的持续时间内,最终的原子通过转移只在3S1/2(2,2)到3P3/2(3,3)之间进行泵浦并且激发态达到稳态。进一步的2能级模型计算与24能级计算结果的对比表明:用2能级近似的速率方程方法取代24能级密度矩阵方法具有合理性,由此简化了模型,节约了后续研究的计算量。 展开更多
关键词 钠信标 长脉冲 圆偏振 2能级 自适应光学
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地基激光反卫的发展现状与大气补偿实验 被引量：3
10
作者 任国光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期3-9,共7页
美国的地基激光反卫计划是发展包括机载激光和先进战术激光在内的激光武器计划的一部分,2007年将演示激光向低轨卫星传输的完全大气补偿令人关注。文章介绍了在2005财年已完成和2006、2007财年将开展的地基激光反卫技术的研究工作,然后... 美国的地基激光反卫计划是发展包括机载激光和先进战术激光在内的激光武器计划的一部分,2007年将演示激光向低轨卫星传输的完全大气补偿令人关注。文章介绍了在2005财年已完成和2006、2007财年将开展的地基激光反卫技术的研究工作,然后评论了地基激光大气补偿的研究和实验,特别着重讨论了钠信标照明激光器的现状和未来发展。 展开更多
关键词 地基激光反卫 激光大气补偿 人造导引星 自适应光学 钠信标照明激光器
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