強力な新型レーザーがフィールドテストに合格

31-08-2021 ヨーロッパ南天天文台（ESO）、TOPTICA Projects 、その他の業界パートナー が開発した強力な実験用レーザーが先月、ドイツのAllgaeuer Volkssternwarte Ottobeuren天文台で重要な試験に合格しました。補償光学レーザーは、既存システムの性能を大幅に改善します。このレーザーは、スペイン・テネリフェの欧州宇宙機関（ESA）の光地上局にESOとESAの研究開発共同計画の一環として設置される予定です。その高いレーザー出力とチャーピングシステムは、地上望遠鏡で撮影した天体画像の鮮明度を大幅に改善すると期待されます。この技術によってレーザー衛星通信の開発も可能となります。

天文補償光学とは、地球から星を見ると「瞬いて」いるように、地上望遠鏡で撮影した画像が地球の大気の揺らぎによってぼやけるのを補正するシステムです。歪みを取り除くには、調査対象の近くに明るいガイド星が必要です。このような星が常に都合の良い場所にあるとは限らないため、天文学者は地球から90kmの高度にあるナトリウム原子をレーザーで励起し、研究対象の近くに人工星を作成して参照することで、大気の乱流を補償します。

ナトリウムの波長に固定したナローバンドで最高光学クオリティのレーザー出力（63W）は、現在の天文学用レーザー技術と比較すればすでに飛躍的な進歩です。しかし、次の重要なステップは、TOPTICA ProjectsがESOと共同で開発および実装を手がけている実験的周波数チャーピングシステムです。これも補償光学システムの信号ノイズ比の改善が目的です。
チャーピングとはレーザーを合わせる光の波長の高速変動です。これによりレーザーで励起されるナトリウム原子の数が増え、人工星が明るくなり、乱流が効果的に補償されます。トプティカは、チャーピングプロトタイプをESOの63W CaNaPyレーザーに搭載し、ESOとともに、レーザーと斬新なチャーピングシステムの両方を現場に導入しました。

ESOとESAの共同プロジェクトとしてテネリフェのESA光地上局に技術を設置した後は、天文学だけでなく衛星光通信なども含め、レーザーガイド星を使用した補償光学技術を推進する機会を両組織に提供します。

[1] レーザー周波数チャーピングの開発に関するESO-TOPTICA研究開発共同契約の枠組み内

[2] 100W RFAではMPB Communications、波長計ではHigh Finesseと提携

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