نقش لیزرها در بهبود دقت تلسکوپ‌های نوری

محققان دانشگاه مک کوایر می‌گویند سیستم‌های لیزر بهبود یافته به تلسکوپ‌های نوری بزرگ در جمع‌آوری داده‌های دقیق‌تر کمک خواهند کرد.

کد خبر: ۱۲۴۷۴۰۶

تاریخ: ۱۸ فروردين ۱۳۹۹ - ۱۲:۴۳

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از فیز، محققان دانشگاه "مک کوایر"(Macquarie) یک سیستم لیزر بهبود یافته ایجاد کرده‌اند که به تلسکوپ‌های نوری بزرگ کمک می‌کند تا داده‌های دقیق‌تری را جمع‌آوری کنند.

تلسکوپ‌های نوری زمین با قطر زیاد اکنون به طور مرتب از ستاره‌های راهنمای مصنوعی ایجاد شده با پرتوی لیزر استفاده می‌کنند که در سطوح بالاتر جو ایجاد شده‌اند. این ستارگان مصنوعی با استفاده از فیزیک نور تطبیقی به کاربران امکان می‌دهند ناهنجاری‌های جوی نور عبوری از فضا را اصلاح کنند.

این ستاره‌های مصنوعی و سیستم‌های لیزری برای حصول داده‌های دقیق و برای برنامه‌های کاربردی و ارتباطات با زمین، در تصویربرداری و ردیابی زباله‌های فضایی و در کل برای نجوم بسیار مهم هستند.

این اصل شامل استفاده از لیزر دقیقاً تنظیم شده برای انرژی دادن به اتم در لایه سدیم است که به طور طبیعی در مزوسفر و در ارتفاع حدود ۹۰ کیلومتری رخ می‌دهد. این اتم‌ها نور لیزر را مجدداً بازتاب می‌دهند و به طور موقت یک ستاره مصنوعی درخشان ایجاد می‌کنند. تعداد زیادی از فناوری‌ها برای این کار توسعه یافته‌اند، اما تولید این طول موج خاص همواره یک چالش بوده است.

اکنون محققان مرکز تحقیقات فوتونیک دانشگاه مک کوایر(MQ) نشان داده‌اند که لیزرهای "الماس رامان" روشی بسیار کارآمد برای تولید خروجی دقیق مورد نیاز هستند. آنها برای اولین بار لیزر الماسی با موج ۵۸۹ نانومتری پیوسته را برای کاربردهای راهنما نشان داده‌اند.

این لیزر، قدرت و راندمان بالاتری نسبت به سیستم‌های لیزری قبلی در نوع خود دارد.

این خصوصیات در حال حاضر با سایر رویکردها قابل رقابت است، اما اهمیت واقعی آن، این است که می‌توان این فناوری را برای افزایش کیفیت ستارگان راهنمای آینده توسعه داد. الماس می‌تواند گرما و تحریف نوری ناخواسته را به سرعت از بین ببرد. این ترکیب مسیری را به سمت تولید پرتوهای ستاره‌ای راهنمای قدرتمندتر فراهم می‌کند.

محققان پیش‌بینی می‌کنند که قابلیت انعطاف‌پذیری آن، مانند انتقال انرژی لیزر به عنوان یک‌سری پالس‌های نوری در چند میکروثانیه، برای سیستم‌های نوری نیز سازگار خواهد بود.

مفهوم لیزر سدیم الماس علاوه بر مقیاس‌پذیری نیرو، برای تولید اشعه‌ها در مدت زمان چند میکرو ثانیه با قدرت اوج بالا و قدرت متوسط نیز نویدبخش است تا بتواند ستاره‌های راهنمای بیشتری را از طریق سیستم‌های نوری سازگار و همچنین سایر پیشرفت‌ها تولید کند.

دکتر "ژوزونگ یانگ"، محقق اصلی این پروژه می‌گوید: برنامه‌های کاربردی به ستاره‌های راهنمای روشن‌تر با کاهش کشیدگی نور و نویز پس‌زمینه نیاز دارند و این‌ها جنبه‌هایی هستند که به نظر می‌رسد روش لیزر الماس ما قادر به کمک به آن‌ها است. رویکرد ما بسیار کاربردی است، زیرا خاصیت ذاتی عنصر الماس به این معنی است که لیزر در یک فرکانس باریک قابل اجرا است. این روش، طراحی ما را ساده نگه می‌دارد و دستگاه به طور بالقوه مقاوم و کم هزینه می‌شود.

لیزر الماسی در کلاس لیزرهایی به نام "لیزرهای رامان" قرار دارد و به جای انتشار تحریک شده، با پراکندگی تحریک شده کار می‌کند. محققان دریافتند که این تفاوت اصلی، لیزر را قادر می‌کند با پایداری کامل با فرکانس واحد و خالص کار کند.

محققان معتقدند ما به زودی شاهد لیزرهای الماسی در تلسکوپ‌ها در سطوح بالاتر خواهیم بود.

پروفسور "ریچ میلدن"، سرپرست این مطالعه می‌گوید: ما معتقدیم که رویکرد الماس یک سیستم جالب برای گسترش درخشندگی و کیفیت ستارگان راهنمای آینده را بهبود می‌بخشد. تعامل اتم و نور در لایه سدیم بسیار پیچیده است، اما این موضوع، فرصت‌های جالبی را برای سازگاری با لیزرها برای تقویت عملکرد سیستم‌های نوری بین زمین و فضا ایجاد می‌کند.