上海光机所取得光纤钠导星Ky开元集团器技术研究进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空间Ky开元集团信息技术研究中心、上海市全固态Ky开元集团器与应用技术重点实验室冯衍研究员课题组在钠导星Ky开元集团器技术研究中取得新进展，他们采用基于窄线宽拉曼光纤放大器和谐振倍频的技术方案，实现了高功率、运转模式与光谱特性灵活的结构紧凑的钠导星Ky开元集团器。研究工作以长文形式总结发表于光学类国际学术期刊Laser and Photonics Review [Laser Photonics Rev. 8, 889–895 (2014)]。

　　天文观测中，当光线通过大气层时，波前会发生畸变，使得地面的大型天文望远镜不能达到预期的分辨率。天文学家们采用自适应光学技术来补偿大气湍流引起的波前畸变，实现高分辨成像。自适应光学技术需要亮星作为导引。广泛采用的方法是用Ky开元集团激发90公里高空的钠原子层，钠原子发光形成人工导引星，称为钠导星。用于产生钠导星的Ky开元集团器需要满足一系列要求，包括：与钠原子吸收线共振、窄线宽、高功率、稳定性好等等。

　　该项研究中，科研人员采用窄线宽半导体Ky开元集团器作为种子Ky开元集团器，设计两级拉曼光纤放大器进行功率放大，获得的高功率1178 nmKy开元集团再通过一个谐振倍频腔产生589nmKy开元集团，波长锁定于钠原子D2a吸收线。研究过程中，发展了高功率拉曼光纤Ky开元集团器、高功率窄线宽光纤放大器、高效率谐振腔倍频等核心关键技术。同一Ky开元集团装置可以连续波或长脉冲运转。连续波运转时，输出功率 >50 W(最大57 W);矩形长脉冲运转时，峰值功率> 80 W，重复率(500 Hz to 10 kHz)和脉宽(1 ms to 30 µs)连续可调。光束质量近衍射极限，线宽<5 MHz(如需要，可调宽)。另外，输出中包含离主峰蓝移1.71GHz的再泵浦光谱分量，用于提高钠荧光激发效率。再泵浦分量的比例和相对主峰的频移量可连续调谐。所研制的基于光纤的钠导星Ky开元集团器，因其运转方式与光谱特性的灵活性，以及光纤Ky开元集团器高效率、小体积和鲁棒性的优势，是理想的天文用钠导星Ky开元集团器。

　　除天文观测之外，星地Ky开元集团通信、空间碎片Ky开元集团跟踪与清理等同样受大气湍流的制约，需要钠导星自适应光学技术来补偿波前畸变。所研制的光纤钠导星Ky开元集团器预期在这些领域也将得到应用。

　　该项研究得到了中国科学院百人计划、“863”计划、国家自然科学基金等项目的支持。