“神光一阳指，造星耀银河”－TMT激光导星联合实验在国家天文台兴隆观测站成功进行

左图：激光导星发射（拍摄者：苏晨）

右图上：实验组在调试激光器

右图下：部分参与实验人员（从左到右）：理化所姚吉、光电所富瀚初、光电所李敏、TMT总部Angel Otarola、国台冯麓、理化所卞齐

2014年12月，中科院国家天文台联合理化所、光电所与三十米望远镜（TMT）项目总部专家一起，在国家天文台兴隆观测站，成功进行了系列激光导星联合外场试验。

所谓激光导星，是指利用激光器技术，发射准确的钠黄光（波长589nm），激发90－100公里高度的大气层的钠层，所产生的人造"星像"或"信标"。基于激光导星，配备自适应（AO）光学系统的望远镜，可以校正大气对原始星像的扰动，使得地基大型光学-红外望远镜对天体目标的观测达到口径衍射极限空间分辨率。

此次实验，重在检验中科院理化所自主研发的全固态激光钠信标激光器原理样机的物理性能指标，能否满足下一代巨型望远镜TMT的多层共轭自适应光学（MCAO）系统的使用要求。为了达到实验目的，中科院国家天文台会同理化所、光电所和TMT项目总体部专家，自2010年起组成了联合实验组，开展了多年的分工协作。TMT总体部负责TMT/MCAO系统对钠信标激光器的技术指标论证;国家天文台负责实验平台建设以及实验数据的分析和仿真模拟;理化所负责激光研制的技术攻关;光电所负责激光器发射装置（LGSF）的研发。联合实验组曾于2011年，2013年先后在云南丽江，加拿大温哥华UBC大学LZT天文台进行了前期外场实验，都成功获取相关实验数据。此次兴隆实验，是对钠激光器原理样机性能否满足TMT 30多项技术指标要求的全面检验，诸多国内外专家都十分期待实验结果。

在国际实验团队的联合努力下，本次实验成功实现了导星发射，导星亮度达到V=7.1等，导星光斑接近大气视宁度水平。实验过程中成功解决了激光器抖动与频率漂移问题。实现了在开机10小时情况的，稳定的功率输出:26W@800Hz。该项重要技术指标，已超出20W@800Hz的TMT要求；由于激光器信标波长稳定，验证了不同偏振输出状态下，产生导星亮度的理论预期，特别是验证了在圆偏振状态下，D2b二次泵浦对增强导星亮度的有效性。兴隆实验说明，在绝大多数重要的性能指标方面，理化所激光器已达到了TMT项目的严格要求，为2015年1月迎接国际专家评审打下了基础，并为下一步工程化积累了经验。我们将继续为通过评审而努力。

研制多套钠信标激光器及激光导星发射装置，并产生激光导星星群，是国家天文台参与TMT国际天文台建设（2014－2024）实物贡献的两项重要研发任务，是TMT/MCAO系统功能实现的关键，将有助于TMT实现在宽视场范围，改正大气扰动影响，达到30米口径衍射极限分辨率，相较于哈勃空间望远镜，TMT的空间分辨率将提高10倍以上。基于激光导星群的自适应光学，是今后大型光学-红外天文望远镜技术发展的必然趋势。

本次兴隆激光导星实验的顺利实施，是中科院相关所精诚合作，联合攻关的成果，是中科院国家天文台参与TMT国际天文台建设进程中的一项里程碑，也是中科院展现在国际科技界的一张闪亮的技术"名片"。