Том 39, номер 10, статья № 10

Аннотация:

Разрешающая способность наземных телескопов оптического диапазона ограничена турбулентностью земной атмосферы. Для улучшения качества изображений телескопы оснащаются системами адаптивной оптики (АО) с лазерной опорной звездой (ЛОЗ). Выбор оптимальных параметров лазерного излучателя для создания искусственных звезд в слое натрия в атмосфере является одной из задач при проектировании таких систем. Формирование лазерной опорной звезды, как и вся адаптивная оптическая система, во многом зависит от конкретных атмосферных условий в месте расположения телескопа. Представлены результаты численного моделирования обратного потока фотонов от натриевой лазерной опорной звезды при формировании лазерным излучением в импульсным режиме в условиях среднеширотной атмосферы России; на основе результатов моделирования сравниваются различные параметры лазерных импульсов. Обнаружено, что наибольшая яркость ЛОЗ может быть достигнута при длительности импульсов 2,5 мкс. Полученные результаты могут быть использованы при разработке АО-систем для телескопов в обсерваториях РФ при выборе параметров лазерного источника для формирования натриевой ЛОЗ.

Ключевые слова:

лазерная опорная звезда, адаптивная оптика, атмосферная турбулентность, импульсный режим лазера

Список литературы:

1. Больбасова Л.А., Копылов Е.А., Ларичев А.В., Ирошников Н.Г., Сачков М.Е. Система формирования лазерной опорной звезды для телескопа Цейсс-2000 обсерватории «Пик Терскол» // Астрономический журнал. 2025. Т. 102, № 6. С. 515–523. DOI: 10.7868/S3034517025060078.
2. Гаранин С.Г., Благонравов В.К., Богачев В.А., Верещагин А.А., Волков М.В., Глухов А.А., Гук Д.Е., Климов А.Н., Колтыгин М.О., Кудряшов А.В., Кузин Р.С., Куликов С.М., Минеев И.В., Немцева А.В., Никитин А.Н., Рукосуев А.Л., Стариков Ф.А. Адаптивная оптическая система для компенсации атмосферной турбулентности с рэлеевской лазерной опорной звездой // Докл. РАН. Физика, технические науки. 2025. Т. 523, № 1. С. 44–53.
3. Moussaoui N., Holzlöhner R., Hackenberg W., Calia D.B. Dependence of sodium laser guide star photon return on the geomagnetic field // Astron. Astrophys. 2009. V. 501. P. 793–799. DOI: 10.1051/0004-6361/200811411.
4. Holzlöhner R., Rochester S.M., Calia D.B., Budker D., Pfrommer T., Higbie J.M. Simulations of pulsed sodium laser guide stars: An overview // Proc. SPIE. 2012. V. 8447. P. 84470H. DOI: 10.1117/12.924882.
5. Bian Q., Bo Y., Zuo J.W., Li M., Feng L, Kai Wei, Rui-Tao Wang, Hong-Yang Li, Qin-Jun Peng, Zu-Yan Xu. First Implementation of Pulsed Sodium Guidestars Constellation for Large-aperture Multi-conjugate Adaptive Optics Telescopes // Publ. Astron. Soc. Pacific. 2022. V. 134, N 1037. P. 074502. DOI: 10.1088/1538-3873/ac7c8e.
6. 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. Las. Engin. 2020. V. 134. P. 106207. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2020.106207.
7. 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.
8. 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. 242–2434. DOI: 10.1364/JOSAB.32.002425.
9. Hellemeier J.A., Hickson P., Labadie L. Modeling the response of mesospheric sodium to pulsed-laser excitation // J. Opt. Soc. Am. A 2017. V. 34. P. 1376–1382. DOI: 10.1364/JOSAA.34.001376.
10. Otarola A., Hickson P., Gagné R., Bo Y., Zuo J., Xie S., Feng L., Rochester S., Budker D., Shen S., Xue S., Min L., Wei K., Boyer C., Ellerbroek B., Hu J.Y., Peng Q., Xu Z. On-Sky Tests of a High-Power Pulsed Laser for Sodium Laser Guide Star Adaptive Optics // J. Astron. Instrum. 2016. V. 5, N 2. P. 1650001. DOI: 10.1142/S225117171650001X.
11. Atomic Density Matrix, LGSBloch. URL: https://rochesterscientific.com/ADM/view (last access: 15.01.2026).
12. Xuezong Yang, Lei Zhang, Shuzhen Cui, Tingwei Fan, Jinyan Dong, Yan Feng. Sodium guide star laser pulsed at Larmor frequency // Opt. Lett. 2017. V. 42. P. 4351–4354. DOI: 10.1364/OL.42.004351.
13. Xiangyuan Liu, Xianmei Qian, Wenyue Zhu, Ruizhong Rao, Xiangfei Wei, Chengling Lu. Characteristics of return photons from the polychromatic laser guide star excited by a long pulse laser with 330 nm wavelength // Proc. SPIE. 2019. V. 11170. P. 1117020. DOI: 10.1117/12.2533574.