Том 35, номер 10, статья № 11

Аннотация:

Работа посвящена применению техники лазерных опорных звезд (ЛОЗ) для адаптивной оптической системы наземного телескопа. Представлены результаты исследования возможностей коррекции общего наклона волнового фронта при использовании ЛОЗ. Сравниваются методы полихроматической ЛОЗ, в которой сигнал для коррекции представляет собой результат разностной случайной рефракции, обусловленной атмосферой для различных длин волн оптического излучения, и традиционной монохроматической ЛОЗ, где ЛОЗ рассматривается как точечный источник со случайным центром. Расчеты выполнены в приближении метода Гюйгенса–Френеля. Показано, что в этом приближении уровень сигнала от моностатической монохроматической ЛОЗ, который используется для коррекции общего наклона волнового фронта, оказывается сравнимым с уровнем сигнала от полихроматической ЛОЗ. Представлены оценки сезонного изменения концентрации и высоты мезосферного слоя натрия для обсерваторий РФ, определяющих характеристики натриевых ЛОЗ.

Ключевые слова:

лазерная опорная звезда, адаптивная оптика, атмосферная турбулентность

Список литературы:

1. Ragazzoni R. Absolute tip-tilt determination with laser beacons // Astron. Astrophys. 1996. V. 305. P. L13–L16.
2. Лукин В.П. Лазерные опорные звезды и проблема измерения наклона волнового фронта // Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9, № 11. C. 1433–1442.
3. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 214 с.
4. Foy R., Migus A., Biraben F., Grynberg G., McCullough P.R., Tallon M. The polychromatic artificial sodium star: A new concept for correcting the atmospheric tilt // Astron. Astrophys. 1995. V. 111. P. 569–578.
5. Foy R., Tallon M., Tallon-Bosc I., Thiébaut E., Vaillant J., Foy F.-C., Robert D., Friedman H., Biraben F., Grynberg G., Gex J.-P., Mens A., Migus A., Weulersse J.-M., Butler D.J. Photometric observations of a polychromatic laser guide star // J. Opt. Soc. Am. A. 2000. V. 17. P. 2236–2242.
6. Pique J.P., Moldova I.C., Fesquet V. Concept for polychromatic laser guide stars: One-photon excitation of the 4P^3∕2 level of a sodium atom // J. Opt. Soc. Am. A. 2006. V. 23, N 11. P. 2817–2828.
7. Qing-Shuang Zong, Chuan Guo, Qi Bian, Chang Xu, Jun-Wei Zuo, Lin Han, Yu Shen, Zhi-Min Wang, Nan Zong, Yong Bo, Da-Fu Cui, Qin-Jun Peng, Zu-Yan Xu. Watt level laser source for a polychromatic laser guide stars: Double resonant fluorescence from 3S_1/2–3P_3/2–3D_5/2 transition of sodium atoms // Opt. Express. 2019. V. 27. P. 12255–12263.
8. Huo X., Qi Y., Zhang Y., Chen B., Bai Z., Ding J., Wang Y., Lu Z. Research development of 589 nm laser for sodium laser guide stars // Opt. Laser. Engin. 2020. V. 134. P. 106207–14.
9. Albert J.E., Budker D., Chance K., Gordon I.E., Bustos F.P., Pospelov M., Rochester S.M., Sadeghpour H.R. A precise photometric ratio via laser excitation of the sodium layer – I. One-photon excitation using 342.78 nm light // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2021. V. 508, N 3. P. 4399–4411.
10. Albert J.E., Budker D., Chance K., Gordon I.E., Bustos F.P., Pospelov M., Rochester S.M., Sadeghpour H.R. A precise photometric ratio via laser excitation of the sodium layer – II. Two-photon excitation using lasers detuned from 589.16 and 819.71 nm resonances // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2021. V. 508, N 3. P. 4412–4428.
11. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Исследования атмосферы для задач адаптивной оптики // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 4. С. 254–271; Bolbasova L.A., Lukin V.P. Atmospheric research for adaptive optics // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 3. P. 288–302.
12. Fussen D., Vanhellemont F., Tétard C., Mateshvili N., Dekemper E., Loodts N., Bingen C., Kyrölä E., Tamminen J., Sofieva V., Hauchecorne A., Dalaudier F., Bertaux J., Barrot G., Blanot L., d'Andon O.F., Fehr T., Saavedra L., Yuan T., She C. A global climatology of the mesospheric sodium layer from GOMOS data during the 2002–2008 period // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10, N 19. P. 9225–9236.
13. Langowski M.P., von Savigny C., Burrows J.P., Fussen D., Dawkins E.C.M., Feng W., Plane J.M.C., Marsh D.R. Comparison of global datasets of sodium densities in the mesosphere and lower thermosphere from GOMOS, SCIAMACHY and OSIRIS measurements and WACCM model simulations from 2008 to 2012 // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. P. 2989–3006.
14. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Адаптивная коррекция атмосферных искажений оптических изображений на основе искусственного опорного источника. М.: Физматлит, 2012. 128 с.
15. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Аналитические модели высотной зависимости структурной постоянной показателя преломления турбулентной атмосферы для задач адаптивной оптики // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 918–925.
16. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 277 с.
17. Больбасова Л.А., Лукин В.П., Носов В.В. О дрожании изображения лазерной опорной звезды в моностатической схеме формирования // Опт. и спектроскоп. 2009. Т. 107, № 5. С. 830–838.
18. Gjessing D.T. Atmospheric structure deduced from the forward scatter wave propagation experiments // Radio Sci. 1969. N 12. P. 1195–1210.