中国成功研制高功率光纤钠导星激光器

11/17/2014,近日，中科院上海光机所空间激光信息技术研究中心研究员冯衍课题组，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、结构紧凑的钠导星激光器。

　　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。科研人员采用窄线宽半导体激光器作为种子激光器，设计两级拉曼光纤放大器进行功率放大，获得的高功率1178 纳米激光，再通过一个谐振倍频腔产生589纳米激光。研究人员发展了高功率拉曼光纤激光器、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。同一激光装置可以连续波或长脉冲运转。连续波运转时，输出功率大于50 瓦(最大57 瓦);矩形长脉冲运转时，峰值功率大于80瓦，重复率和脉宽连续可调;为光纤钠导星激光器国际最高水平，光束质量近衍射极限。

    据日前召开的第20届国际高功率激光系统与应用学术会议上获悉，平均功率达81瓦的当今世界最高水平、最大功率全固态钠导星激光器，已由中国工程物理研究院应用电子学研究所研制成功，未来其可在大型望远镜、激光大气传输等科研领域发挥重要作用。

　　在天文观测成像中，由观测目标发射的光线在穿越大气层时会发生波前畸变，将导致其成像质量降低，因此大型望远镜往往需要足够亮度的“信标光源”用于探测大气扰动，并进行自适应光学补偿校正，以大幅度提高成像分辨率。通过激光器将589纳米波长的黄激光射向天空，引起大气层90千米至100千米高度钠原子共振、散射产生高亮度“人造”钠导星，一直是世界各国科学家们的研究热点。目前，钠导星激光器已成为TMT(30米望远镜计划)等大型望远镜的核心关键设备之一。

　　2004年起，中物院应用电子所选取脉冲体制钠导星技术路线，围绕固体激光腔外、频钠导星等目标启动该项攻关，逐步实现可持续发展技术方案设计及脉冲激光谱线精确控制、高能量激光定标放大、高效率和频等多项突破。该所于2012年在国内首次研制出大于300毫焦耳单脉冲能量钠导星激光器，实现平均功率19瓦、重频50赫兹，在国内首次实现钠导星回光单帧波面的探测与闭环。在此基础上，今年中物院钠导星激光器项目组利用高能量基频激光放大技术、谱线精确闭环控制技术、高效率远场激光和频技术等方面的重要突破，将钠导星激光器平均功率进一步提高至81瓦，该平均功率是当今世界上全固态钠导星激光器的最高水平。

　　新研制的高性能钠导星激光器具备谱线高精度、高平均功率、高光束质量等特点。在光谱方面，激光器波长与钠原子吸收谱线稳定、精确对准，精度达到0.2皮米;在频域方面，激光谱线宽度达到亚GHz，可谓“不胖不瘦”。此外，由于其采用1064nm、1319nm固体激光和频技术，科研人员还突破了高功率下两台激光器时域与空域同步技术、激光线宽压窄技术、高效率和频技术等多项难点。未来，该研究成果将在天文观测、大气观测、激光大气传输等领域发挥重要作用。

来源央广军事