Pesquisadores da Universidade Macquarie desenvolveram um sistema a laser aprimorado que ajudará grandes telescópios ópticos a coletar dados mais precisos.
Os telescópios ópticos terrestres de grande diâmetro agora usam rotineiramente estrelas-guia artificiais geradas por raio laser, criadas nos níveis mais altos da atmosfera. Essas estrelas artificiais permitem que os usuários corrijam as aberrações atmosféricas que passam de e para o espaço, usando ótica adaptativa. Eles são cruciais para a transmissão de dados de alta fidelidade para aplicativos em comunicações ópticas de espaço livre e terra para terra, em geração de imagens e rastreamento de detritos espaciais e em astronomia.
O princípio envolve o uso de um laser sintonizado com precisão para energizar átomos na camada de sódio que ocorrem naturalmente na mesosfera, a uma altitude de cerca de 90 km. Esses átomos reemitem a luz do laser, criando temporariamente uma estrela artificial brilhante. Existem várias tecnologias desenvolvidas para fazer isso, mas gerar esse comprimento de onda específico tem sido um desafio notório que até agora precisava de abordagens impraticáveis.
Agora, pesquisadores do Centro de Pesquisa MQ Photonics da Universidade Macquarie mostraram que os lasers de diamante Raman são uma maneira altamente eficiente de gerar a produção precisa. Eles demonstraram pela primeira vez um laser de diamante de onda contínua de 589 nm para aplicações em guidestar. Descrito nas Cartas ópticas, o laser forneceu maior potência e eficiência do que os sistemas a laser em estrela guia anteriores de seu tipo.
Essas características já são competitivas com outras abordagens, mas o significado real do resultado é que a tecnologia pode ser desenvolvida para aumentar a qualidade das futuras estrelas-guia. O diamante pode dissipar o calor rapidamente e é menos propenso a distorções ópticas indesejadas. Essa combinação fornece um caminho para a produção de raios-estrela-guia mais poderosos. Os pesquisadores prevêem que suas flexibilidades extras, como fornecer a potência do laser como uma série de pulsos ópticos de microssegundos, também serão um benefício para os sistemas ópticos adaptativos. Além do dimensionamento de potência, o conceito de laser de sódio e diamante é promissor para gerar uma saída pulsada com duração de microssegundos com alta potência de pico e potência média simultâneas, para permitir que estrelas mais pontuais sejam geradas por sistemas ópticos adaptáveis, além de outras melhorias.
“Os aplicativos precisam de estrelas guia mais brilhantes, com alongamento reduzido de estrelas e ruído de fundo, e esses são aspectos que nossa abordagem com laser de diamante parece capaz de resolver”, diz o Dr. Xuezong Yang, experimentalista líder do projeto. “Nossa abordagem também é altamente prática, porque, como as propriedades intrínsecas de ganho do elemento de diamante significam que o laser é executado em uma única frequência estreita. Isso mantém nosso design simples e o dispositivo potencialmente robusto e de baixo custo”.
O laser de diamante é da classe de lasers chamados lasers Raman e funciona por espalhamento estimulado, em vez de emissão estimulada. Os pesquisadores descobriram que essa diferença central permite que o laser opere de maneira mais estável em uma única frequência pura.
Os autores acreditam que em breve veremos lasers de diamante em telescópios e em níveis mais altos. “Acreditamos que a abordagem do diamante fornecerá um sistema interessante para expandir significativamente o brilho e a qualidade das futuras estrelas-guia. A interação átomo de luz na camada de sódio é extremamente complexa, mas isso traz oportunidades interessantes para adaptar lasers para aumentar o desempenho dos sistemas ópticos adaptáveis terra-espaço. ” diz o professor Rich Mildren, líder da pesquisa para este trabalho.
Publicado em 04/04/2020 17h23
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