激光输出模式对钠激光导星回波效率的影响的仿真研究

项目名称： 激光输出模式对钠激光导星回波效率的影响的仿真研究

项目编号： No.11303056

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 冯麓

作者单位： 中国科学院国家天文台

项目金额： 29万元

中文摘要： 钠激光导星是激光导星自适应光学系统的关键技术之一。该技术的研究可以分为两个方面:针对激光器技术本身的研究;针对激光输出特性与所得人工信标亮度的关系进行优化的研究。由于大口径望远镜（如我国参与的三十米级望远镜）自适应光学系统要求导星亮度高，光斑质量高。钠导星新技术研发成本高，周期长。所以需要在实际激光器研发前对钠激光器生成导星性能进行量化预估。本研究的研究内容即针对该问题，利用大气钠原子模型，研究不同激光输出特性对所得光子数量的影响，寻求优化的激光输出制式，为后续自适应光学系统设计提供参考。本研究拟在时域采用蒙特卡洛方法，基于速率方程建立钠原子与激光光场相互作用的数值模型。仿真钠原子21条谱线与光场的作用，地磁场造成的钠原子进动，光场引起的辐射压，由与氧/氮原子碰撞引起的自旋交换，以及其他激光器新技术（如二次泵浦，啁啾等）等内容，并通过实地测量数据对模型进行进一步的修正。

中文关键词： 激光导星；自适应光学；天文；天文仪器；

英文摘要： Sodium laser guide star is one of the key components of laser guide star adaptive optics system. The study of this technology could be divided into two parts: 1. study on the technology of laser itself, 2. study of the impact on photon return of laser output format (spectrum, output power, pulse format, etc.). Our study will be focused on the latter perspective.In this study, we are going to use time domain Monte Carlo method, and create our numerical model based on rate equation of the sodium atoms. In our model, we will includes simulation of: 21 lines of the sodium hyper-fine structure, precess from geomegnetic field, radiation pressure, spin exchange from oxygen/nitrogen atoms, and new sodium laser technology like D2b repumping and chirping for pulse laser etc.. Later, based on our field test measurements we will adjust our model and make more precise and reliable.

英文关键词： Laser guide star；Adaptive optics；Astronomy；Astronomical instrument；