【編者按】TMT激光導(dǎo)星系統(tǒng)是美國(guó)爆侣、加拿大舀鼎、日本讹唧、中國(guó)遂报、印度的國(guó)立天文機(jī)構(gòu)聯(lián)合建造的30米地面大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡(TMT)的子系統(tǒng)则徒。

日前，中科院國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合理化所瞳弱、光電所與三十米望遠(yuǎn)鏡（TMT）項(xiàng)目總部專家一起冠幕，在國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站成功進(jìn)行了系列激光導(dǎo)星聯(lián)合外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。

所謂激光導(dǎo)星纽债，是指利用激光器技術(shù)雇蚁，發(fā)射準(zhǔn)確的鈉黃光（波長(zhǎng)589nm），激發(fā)90～100公里高度的大氣層的鈉層倚痰，所產(chǎn)生的人造“星像”或“信標(biāo)”讥高。基于激光導(dǎo)星系谐，配備自適應(yīng)（AO）光學(xué)系統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡巾陕，可以校正大氣對(duì)原始星像的擾動(dòng)，使得地基大型光學(xué)—紅外望遠(yuǎn)鏡對(duì)天體目標(biāo)的觀測(cè)達(dá)到口徑衍射極限空間分辨率纪他。

此次實(shí)驗(yàn)鄙煤，重在檢驗(yàn)中科院理化所自主研發(fā)的全固態(tài)激光鈉信標(biāo)激光器原理樣機(jī)的物理性能指標(biāo)，能否滿足下一代巨型望遠(yuǎn)鏡TMT的多層共軛自適應(yīng)光學(xué)（MCAO）系統(tǒng)的使用要求茶袒。

為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶莞眨瑖?guó)家天文臺(tái)會(huì)同理化所、光電所和TMT項(xiàng)目總體部專家薪寓，自2010年起組成了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組亡资，開展了多年分工協(xié)作。此次在興隆進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)向叉，是對(duì)鈉激光器原理樣機(jī)性能能否滿足TMT30多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求的全面檢驗(yàn)锥腻，諸多國(guó)內(nèi)外專家都十分期待實(shí)驗(yàn)結(jié)果嗦董。

據(jù)了解，研制多套鈉信標(biāo)激光器及激光導(dǎo)星發(fā)射裝置旷太，并產(chǎn)生激光導(dǎo)星星群展懈，是國(guó)家天文臺(tái)參與TMT國(guó)際天文臺(tái)建設(shè)（2014～2024）實(shí)物貢獻(xiàn)的兩項(xiàng)重要研發(fā)任務(wù)销睁，是TMT/MCAO系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵祟勿，將有助于TMT實(shí)現(xiàn)在寬視場(chǎng)范圍，改正大氣擾動(dòng)影響累筋，達(dá)到30米口徑衍射極限分辨率耀旅。相較于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，TMT的空間分辨率將提高10倍以上书瘤「蹬基于激光導(dǎo)星群的自適應(yīng)光學(xué)，是今后大型光學(xué)—紅外天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)叙杨。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)薛隨建在其個(gè)人微博上發(fā)布一張照片原酷。照片中，一束激光從地面直射入天空疙鸟。據(jù)悉蔼俐，這是由中科院光電所設(shè)計(jì)制造的TMT激光導(dǎo)星系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的畫面。

TMT激光導(dǎo)星子系統(tǒng)試驗(yàn)

TMT激光導(dǎo)星系統(tǒng)是美國(guó)树戴、加拿大币席、日本、中國(guó)万栅、印度的國(guó)立天文機(jī)構(gòu)聯(lián)合建造的30米地面大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（TMT）的子系統(tǒng)佑钾。TMT的主鏡直徑為30米，由492面對(duì)角直徑為1.4米的六角形子鏡面拼接組成烦粒，可提供9倍于凱克望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)休溶，其圖像分辨率也比當(dāng)前所能 達(dá)到的最高分辨率高出3倍。根據(jù)觀測(cè)目標(biāo)和方法的不同扰她，它的探測(cè)深度將是當(dāng)代望遠(yuǎn)鏡的10—100倍兽掰，可以觀測(cè)距離地球130億光年的宇宙區(qū)域景象以及宇 宙早期形成的星體和星系，有望幫助科學(xué)家在揭示暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)义黎、探測(cè)宇宙第一代天體禾进、理解黑洞的形成與生長(zhǎng)、探察地外行星等前沿科學(xué)領(lǐng)域取得重大突破廉涕。

激光導(dǎo)星子系統(tǒng)是TMT項(xiàng)目精確觀測(cè)的重要保障泻云。由于大氣中存在湍流、密度分層等現(xiàn)象狐蜕，會(huì)對(duì)天文觀測(cè)形成干擾宠纯，導(dǎo)致影像變得模糊卸夕，這就需要自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行矯正、還原脏猴。糾正的具體方式為向空中發(fā)射高能激光讨拷，在海拔90公里處制造人工“導(dǎo)星”，通過(guò)不斷對(duì)其檢測(cè)处鲜，實(shí)時(shí)測(cè)得大氣湍流的具體情況依粮，再借助變形鏡高速精密的調(diào)整，讓圖像恢復(fù)得清晰銳利恳岔。

30米地面大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡想象圖

形成人工“導(dǎo)星”的高能激光党令，由中科院理化所承擔(dān)的高功率全固態(tài)脈沖納信標(biāo)激光器來(lái)發(fā)射。這是國(guó)產(chǎn)激光器首次在國(guó)際頂尖科研裝備中應(yīng)用谋粱。新研制的高性能鈉導(dǎo)星激光器具備譜線高精度猖等、高平均功率、高光束質(zhì)量等特點(diǎn)计鹦。在光譜方面谎秃，激光器波長(zhǎng)與鈉原子吸收譜線穩(wěn)定、精確對(duì)準(zhǔn)灶鹦，精度達(dá)到0.2皮 米弱瞄；在頻域方面，激光譜線寬度達(dá)到亞GHz馒胆，可謂“不胖不瘦”缨称。此外，由于其采用1064nm祝迂、1319nm固體激光和頻技術(shù)睦尽，科研人員還突破了高功率下 兩臺(tái)激光器時(shí)域與空域同步技術(shù)、激光線寬壓窄技術(shù)型雳、高效率和頻技術(shù)等多項(xiàng)難點(diǎn)当凡。

除了TMT激光導(dǎo)星子系統(tǒng)，國(guó)家天文臺(tái)及南京天光所還聯(lián)合中科院長(zhǎng)春光機(jī)所纠俭，承擔(dān)了TMT主鏡子鏡單元高精度磨制技術(shù)的研發(fā)沿量，部分子鏡的加工任務(wù)以及TMT第三鏡及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造工作冤荆。

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