Объявление

Новый мощный лазер, основанный на технологии ESO, прошёл полевой тест

31 августа 2021 г.

В прошедшем месяце в Германии, в обсерватории Allgäuer VolksSternwarte Ottobeuren прошёл тестирование мощный экспериментальный лазер, основанный на технологии ESO. Эта адаптивно-оптическая лазерная установка, разработанная в сотрудничестве с промышленностью, обладает важными дополнительными функциями по сравнению с существующими системами. Она станет частью системы лазерных искусственных звёзд для адаптивной оптики CaNaPy, предназначенной для установки на наземной оптической станции Европейского космического агентства (ESA) в Тенерифе, в Испании, в рамках программы научно-технического сотрудничества ESOESA. Большая мощность лазера, почти втрое выше, чем у ныне действующих систем, открывает возможность использования этой лазерной установки в системах лазерной спутниковой связи, а также возможность существенного увеличения чёткости астрономических изображений, получаемых с наземными телескопами.

Системы астрономической адаптивной оптики на наземных телескопах используются для коррекции размывания изображений в результате влияния турбулентности в земной атмосфере — того же эффекта, который вызывает мерцание звёзд. Для устранения этих искажений системы адаптивной оптики требуют наличия яркой опорной звезды вблизи объекта исследования. Яркие звёзды не всегда удобно расположены на небе вблизи исследуемых объектов, и поэтому астрономы при помощи лазеров возбуждают атомы натрия на высоте 90 км в атмосфере Земли, создавая в исследуемом поле «искусственные звёзды» для определения параметров атмосферной турбулентности и последующей коррекции её воздействия.

Новый экспериментальный лазер основан на той же технологии ESO, которая используется в четырёхлазерной установке для создания искусственных звёзд, успешно действующей на Очень Большом телескопе ESO в Чили. Эта технология применяется и в большинстве крупных астрономических обсерваторий мира. Но лазеры в ESO имеют мощность 22 ватта, а у нового лазера мощность почти втрое выше: 63 ватта. Это большой шаг вперёд в астрономической лазерной технике, который, помимо всего прочего, приведёт к улучшению чёткости построенных с помощью адаптивной оптики изображений на видимых длинах волн. В рамках соглашения о научно-техническом сотрудничестве с ESO канадская компания MPB Communications — один из промышленных партнёров ESO — сумела повысить мощность своего инфракрасного источника: рамановского волоконно-оптического усилителя. Этот прорыв и позволил лазеру ESO системы CaNaPy достичь такой высокой мощности [1].

В дополнение к этому, немецкая компания TOPTICA Photonics AG, ещё один промышленный партнёр ESO в рамках соглашения о научно-техническом сотрудничестве с ESO разработала и внедрила в лазер CaNaPy систему линейной частотной модуляции для этого нового класса лазеров. Линейная частотная модуляция состоит в быстром изменении частоты настройки лазера. Это повышает количество атомов натрия, возбуждаемых лазерным излучением, что делает искусственную звезду ярче и таким образом улучшает коррекцию влияния турбулентности. Специалисты фирмы TOPTICA установили прототип частотного модулятора в 63-ватный лазер и при участии сотрудников ESO провели натурные испытания как лазера, так и новой системы частотной модуляции.

Новый экспериментальный лазер CaNaPy – пример астрономической технологии, разработанной в ESO в партнёрстве с промышленностью, а затем трансформированной для промышленного использования в других областях. Это позволяет находить новым технологиям применение за пределами исходных областей, для которых они разрабатывались и приносит пользу обществу в целом. Когда установка CaNaPy будет установлена на наземной оптической станции ESA на Тенерифе — в рамках проекта сотрудничества между ESO [2] и ESA у обеих организаций, как у ESA, так и у ESO, появятся возможности усовершенствовать использование адаптивно-оптических технологий создания лазерных искусственных звёзд не только для задач астрономии, но и для спутниковой оптической связи. Оптическая лазерная связь позволяет спутникам посылать на Землю и принимать оттуда сигналы в полосе сверхвысоких частот: перспектива, которая исследуется в ESA. Сигналы оптических лазеров могут передавать гораздо больше информации, чем радиосигналы, но и те, и другие искажаются атмосферной турбулентностью. Системы адаптивной оптики, построенные на лазерных искусственных звёздах, потенциально способны в огромной степени улучшить качество оптической связи между спутниками и наземными станциями.

Примечания

[1] Компания MPB Communications увеличила мощность своего рамановского волоконно-оптического усилителя, работающего на инфракрасной длине волны 1178 нм, с 36 ватт – уровня, обычно используемого в коммерческих натриевых лазерах для создания искусственных звёзд, до беспрецедентно высокого уровня в 100 ватт. Это позволяет системе CaNaPy достигать мощности непрерывного излучения в 63 ватта при работе на оптической длине волны в 589 нм.

[2] В коллаборацию входит несколько институтов в странах – членах ESO: Национальный Институт астрофизики Италии, Дарэмский университет в Великобритании и Институт астрофизики Канарских островов в Испании.

Ссылки

Контакты

Domenico Bonaccini Calia
Physicist in the Laser and Photonics Group at ESO
Garching bei München, Germany
Email: 
dbonacci@eso.org

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Email: 
jmunoz@eso.org

 

Об объявлении

ID:ann21011

Изображения

CaNaPy laser undergoing commissioning
CaNaPy laser undergoing commissioning
только на английском
CaNaPy laser during field test in Germany
CaNaPy laser during field test in Germany
только на английском
CaNaPy laser
CaNaPy laser
только на английском