Том 37, номер 08, статья № 11

Аннотация:

Техника лазерных опорных звезд (ЛОЗ) является неотъемлемой частью современных адаптивных оптических систем наземных телескопов. Требования к энергетическим, спектральным и пространственно-временным характеристикам лазерного излучателя для создания натриевых ЛОЗ, как и к адаптивной оптической системе в целом, во многом связаны с атмосферными параметрами места расположения телескопа. Одним из аспектов оптимизации яркости натриевой ЛОЗ является выбор ширины линии лазерного излучения. На основе численного моделирования взаимодействия поляризованного лазерного излучения с круговой поляризацией с мезосферными атомами натрия в условиях среднеширотной атмосферы РФ оценено влияние ширины спектральной линии (от 10 МГц до 3,5 ГГц) лазерного излучения на величину обратного потока фотонов от натриевой лазерной опорной звезды. Эти исследования необходимы для определения требований к параметрам излучателя при создании ЛОЗ. Показано, что использование широкоплосных лазерных источников приводит к уменьшению числа фотонов от ЛОЗ. Эти результаты могут быть использованы при разработке адаптивных оптических систем, работающих по сигналу лазерной опорной звезды.

Ключевые слова:

лазерная опорная звезда, адаптивная оптика, атмосферная турбулентность, телескоп, астроклимат

Список литературы:

1. Bustos P.F., Holzlöhner R., Rochester S., Bonaccini D., Hellemeier J., Budker D. Frequency chirped continuous-wave sodium laser guide stars: Modeling and optimization // J. Opt. Soc. Am. B. 2020. V. 37. P. 1208–1218. DOI: 10.1364/JOSAB.389007.
2. Hellemeier J., Enderlein M., Hager M., Bonaccini Calia D., Johnson R.L., Lison F., Byrd M.O., Kann L.A., Centrone M., Hickson P. Laser guide star return-flux gain from frequency chirping // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 2022. V. 511, N 3. P. 4660–4668. DOI: 10.1093/mnras/stac343.
3. Rochester S.M., Otarola A., Boyer C., Budker D., Ellerbroek B., Holzlöhner R., Wang L. Modeling of pulsed-laser guide stars for the Thirty Meter Telescope project // J. Opt. Soc. Am. B. 2012. V. 29. P. 2176–2188. DOI: 10.1364/JOSAB.29.002176.
4. Holzlöhner R., Bonaccini D., Bello D., Budker D., Centrone M., Guidolin I., Hackenberg W., Lewis S., Lombardi G., Montilla I., Pedichini F., Pedreros Bustos F., Pfrommer T., Reyes Garcia Talavera M., Rochester S. Comparison between observation and simulation of sodium LGS return flux with a 20W CW laser on Tenerife // Proc. SPIE. 2016. V. 9909. P. 99095E–8. DOI: 10.1117/12.2233072.
5. Клеймёнов В.В., Новикова Е.В., Олейников М.И. О выборе диаметра апертуры зондирующего лазера в наземных адаптивных оптико-электронных системах при формировании натриевой опорной звезды // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 1. С. 24–30. DOI: 10.17586/2226-1494-2021-21-1-24-30.
6. Martinez N., D’Orgeville C., Grosse D., Lingham M., Webb J., Copeland M., Galla A., Hart J., Price I., Schofield W., Thorn E., Smith C., Gao Y., Wang Y., Blundell M., Chan A., Gray A., Fetzer G., Rako S. Debris collision mitigation from the ground using laser guide star adaptive optics at mount Stromlo observatory // J. Space Saf. Eng. 2022. V. 9, N 1. P. 106–113. DOI: 10.1016/j.jsse.2021.10.007.
7. Клеймёнов В.В., Возмищев И.Ю., Новикова Е.В. Эффективность применения моностатической схемы формирования лазерной опорной звезды // Опт. журн. 2022. Т. 89, № 11. С. 24–31. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-11-24-31.
8. Rui-Tao Wang, Hong-Yang Li, Lu Feng, Min Li, Qi Bian, Jun-Wei Zuo, Kai Jin, Chen Wang, Yue Liang, Ming Wang. First Sodium Laser Guide Star Asterism Launching Platform in China on the 1.8 m Telescope at Gaomeigu Observatory // Publ. Astron. Soc. Pacif. 2023. V. 135, N 1045. P. 034502. DOI: 10.1088/1538-3873/acbe68.
9. Больбасова Л.А., Ермаков С.А., Лукин В.П. Моделирование яркости натриевой ЛОЗ, формируемой поляризованным излучением, для астрономических обсерваторий Северного Кавказа // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 9. С. 773–779. DOI: 10.15372/AOO20230909; Bolbasova L.A., Ermakov S.A., Lukin V.P. Simulation of return flux of sodium LGS generated by polarized light for astronomical observatories of the North Caucasus // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N S1. P. S94–S100. DOI: 10.1134/S1024856024010056.
10. Xiaowei Huo, Yaoyao Qi, Yu Zhang, Bin Chen, Zhenxu Bai, Jie Ding, Yulei Wang, Zhiwei Lu. Research development of 589 nm laser for sodium laser guide stars // Opt. Laser. Eng. 2020. V. 134. P. 106207–10627. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2020.106207.
11. Yunpeng Cai, Jie Ding, Zhenxu Bai, Yaoyao Qi, Yulei Wang, Zhiwei Lu. Recent progress in yellow laser: Principles, status and perspectives // Opt. Laser. Eng. 2022. V. 152. P. 108113–108130. DOI: 10.1016/j.optlastec.2022.108113.
12. Pengbo Jiang, Xin Ding, Jian Guo, Haiwei Zhang, Haifeng Qi, Ying Shang, Zhiqiang Song, Weitao Wang, Chen Wang, Guangqiang Liu, Chunmei Yao, Jiasheng Ni, Jianquan Yao. Research progress of crystalline Raman yellow lasers // Opt. Laser Technol. 2024. V. 169. P. 110072. Р. 1–15. DOI: 10.1016/j.optlastec.2023.110072.
13. Pique J.-P., Farinotti S. Efficient modeless laser for a mesospheric sodium laser guide star // J. Opt. Soc. Am. B. 2003. V. 20. P. 2093–2101. DOI: 10.1364/JOSAB.20.002093.
14. Liu X., Qian X., He R., Liu D., Cui C., Fan C., Yuan H. Effects of linewidth broadening method on recoil of sodium laser guide star // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 1315-1–17. DOI: 10.3390/atmos12101315
15. Holzlöhner R., Rochester S.M., Bonaccini Calia D., Budker D., Higbie J.M., Hackenberg W. Optimization of CW sodium laser guide star efficiency // Astron. Astrophys. 2010. V. 510. DOI: 10.1051/0004-6361/200913108.
16. Rochester S. Atomic Density Matrix package for Mathematica, LGSBloch package for Mathematica. URL: https://rochesterscientific.com/ADM/ (last access: 20.12.2023).
17. Rampy R., Gavel D., Rochester S.M., Holzlöhner R. Toward optimization of pulsed sodium laser guide stars // J. Opt. Soc. Am. B 2015. V. 32. P. 2425–2434. DOI: 10.1364/JOSAB.32.002425.
18. ГОСТ Р ИСО 13695-2010 Оптика и фотоника. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений спектральных характеристик лазеров. М.: Стандартинформ, 2011. 22 с.
19. Milonni P.W., Fugate R.Q., Telle J. Analysis of measured photon returns from sodium beacons // J. Opt. Soc. Am. A. 1998. V. 15. P. 217–233. DOI: 10.1364/JOSAA.15.000217.
20. Moussaoui N., Holzlöhner R., Hackenberg W., Bonaccini Calia D. Dependence of sodium laser guide star photon return on the geomagnetic field // Astron. Astrophys. 2009. V. 501, N 2. P. 793–799. DOI: 10.1051/0004-6361/200811411.
21. Li Lihang, Hongyan Wang, Weihong Hua, Yu Ning, Xiaojun Xu. Fluoreenhancing mechanism of optical repumping in sodium atoms for brighter laser guide star // Opt. Express. 2016. V. 24. P. 6976–6984. DOI: 10.1364/OE.24.006976.