中國研制高功率光纖鈉導星激光器 達國際之最

　　ICCSZ訊 近日，中科院上海光機所空間激光信息技術(shù)研究中心研究員馮衍課題組，采用基于窄線(xiàn)寬拉曼光纖放大器和諧振倍頻的技術(shù)方案，實(shí)現了高功率、運轉模式與光譜特性靈活、結構緊湊的鈉導星激光器。相關(guān)研究成果發(fā)表于《激光和光子學(xué)評論》。

　　天文學(xué)家們采用自適應光學(xué)技術(shù)來(lái)補償大氣湍流引起的波前畸變，實(shí)現高分辨成像?？蒲腥藛T采用窄線(xiàn)寬半導體激光器作為種子激光器，設計兩級拉曼光纖放大器進(jìn)行功率放大，獲得的高功率1178 納米激光，再通過(guò)一個(gè)諧振倍頻腔產(chǎn)生589納米激光。研究人員發(fā)展了高功率拉曼光纖激光器、高功率窄線(xiàn)寬光纖放大器、高效率諧振腔倍頻等核心關(guān)鍵技術(shù)。同一激光裝置可以連續波或長(cháng)脈沖運轉。連續波運轉時(shí)，輸出功率大于50 瓦(最大57 瓦);矩形長(cháng)脈沖運轉時(shí)，峰值功率大于80瓦，重復率和脈寬連續可調;為光纖鈉導星激光器國際最高水平，光束質(zhì)量近衍射極限。

中國研制出世界最高功率全固態(tài)鈉導星激光器

　　據日前召開(kāi)的第20屆國際高功率激光系統與應用學(xué)術(shù)會(huì )議上獲悉，平均功率達81瓦的當今世界最高水平、最大功率全固態(tài)鈉導星激光器，已由中國工程物理研究院應用電子學(xué)研究所研制成功，未來(lái)其可在大型望遠鏡、激光大氣傳輸等科研領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　在天文觀(guān)測成像中，由觀(guān)測目標發(fā)射的光線(xiàn)在穿越大氣層時(shí)會(huì )發(fā)生波前畸變，將導致其成像質(zhì)量降低，因此大型望遠鏡往往需要足夠亮度的“信標光源”用于探測大氣擾動(dòng)，并進(jìn)行自適應光學(xué)補償校正，以大幅度提高成像分辨率。通過(guò)激光器將589納米波長(cháng)的黃激光射向天空，引起大氣層90千米至100千米高度鈉原子共振、散射產(chǎn)生高亮度“人造”鈉導星，一直是世界各國科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。目前，鈉導星激光器已成為T(mén)MT(30米望遠鏡計劃)等大型望遠鏡的核心關(guān)鍵設備之一。

　　2004年起，中物院應用電子所選取脈沖體制鈉導星技術(shù)路線(xiàn)，圍繞固體激光腔外、頻鈉導星等目標啟動(dòng)該項攻關(guān)，逐步實(shí)現可持續發(fā)展技術(shù)方案設計及脈沖激光譜線(xiàn)精確控制、高能量激光定標放大、高效率和頻等多項突破。該所于2012年在國內首次研制出大于300毫焦耳單脈沖能量鈉導星激光器，實(shí)現平均功率19瓦、重頻50赫茲，在國內首次實(shí)現鈉導星回光單幀波面的探測與閉環(huán)。在此基礎上，今年中物院鈉導星激光器項目組利用高能量基頻激光放大技術(shù)、譜線(xiàn)精確閉環(huán)控制技術(shù)、高效率遠場(chǎng)激光和頻技術(shù)等方面的重要突破，將鈉導星激光器平均功率進(jìn)一步提高至81瓦，該平均功率是當今世界上全固態(tài)鈉導星激光器的最高水平。

　　新研制的高性能鈉導星激光器具備譜線(xiàn)高精度、高平均功率、高光束質(zhì)量等特點(diǎn)。在光譜方面，激光器波長(cháng)與鈉原子吸收譜線(xiàn)穩定、精確對準，精度達到0.2皮米;在頻域方面，激光譜線(xiàn)寬度達到亞GHz，可謂“不胖不瘦”。此外，由于其采用1064nm、1319nm固體激光和頻技術(shù)，科研人員還突破了高功率下兩臺激光器時(shí)域與空域同步技術(shù)、激光線(xiàn)寬壓窄技術(shù)、高效率和頻技術(shù)等多項難點(diǎn)。未來(lái)，該研究成果將在天文觀(guān)測、大氣觀(guān)測、激光大氣傳輸等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。