Os pesquisadores da Macquarie University desenvolveram um sistema de laser aprimorado que ajudará grandes telescópios ópticos a coletar dados mais precisos.

Telescópios ópticos terrestres de grande diâmetro agora usam rotineiramente estrelas-guia artificiais geradas por feixe de laser, criado nos níveis mais elevados da atmosfera. Essas estrelas artificiais permitem aos usuários corrigir as aberrações atmosféricas da luz que passa de e para o espaço, usando óptica adaptativa. Eles são cruciais para a transmissão de dados de alta fidelidade para aplicações em comunicações ópticas de espaço livre e terra para terra, em imagens e rastreamento de detritos espaciais, e para astronomia.

O princípio envolve o uso de um laser precisamente ajustado para energizar átomos na camada de sódio que ocorre naturalmente na mesosfera, a uma altitude de cerca de 90 km. Esses átomos reemitem a luz laser, criando temporariamente uma estrela artificial brilhante. Tem havido uma série de tecnologias desenvolvidas para fazer isso, mas gerar esse comprimento de onda específico tem sido um desafio notório que até agora precisava de abordagens pouco práticas.

Agora, pesquisadores do MQ Photonics Research Center da Macquarie University mostraram que os lasers de diamante Raman são uma forma altamente eficiente de gerar a saída precisa necessária. Eles demonstraram pela primeira vez um laser de diamante de 589 nm de onda contínua para aplicações de estrela guia. Descrito em Cartas de Óptica , o laser entregou maior potência e eficiência do que os sistemas de laser estrela guia anteriores desse tipo.

Essas características já são competitivas com outras abordagens, mas o real significado 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 sujeito a distorções ópticas indesejadas. Essa combinação fornece um caminho para a produção de feixes estelares-guia mais poderosos. Os pesquisadores preveem que suas flexibilidades extras, como fornecer a potência do laser como uma série de pulsos ópticos de microssegundos, também será um benefício para sistemas ópticos adaptativos. Além da escala de potência, o conceito de laser de sódio de diamante é promissor para gerar saída pulsada com duração de microssegundos com alta potência de pico e potência média simultâneas, para permitir que estrelas mais pontuais sejam geradas por meio de sistemas ópticos adaptativos, junto com outras melhorias.

"As aplicações precisam de estrelas-guia mais brilhantes com alongamento reduzido da estrela e ruído de fundo, e esses são aspectos que nossa abordagem de laser de diamante parece ser capaz de abordar, "diz o Dr. Xuezong Yang, experimentalista líder no projeto. "Nossa abordagem também é altamente prática, porque as propriedades de ganho intrínseco do elemento diamante significam que o laser funciona em uma única frequência estreita. Isso mantém nosso design simples, e o dispositivo potencialmente robusto e de baixo custo. "

O laser de diamante está na classe dos lasers chamados Raman, e funciona por dispersão estimulada em vez de emissão estimulada. Os pesquisadores descobriram que essa diferença central permite que o laser opere de forma mais estável em uma única frequência pura.

Os autores acreditam que em breve veremos lasers de diamante em telescópios e em níveis superiores. "Acreditamos que a abordagem do diamante fornecerá um sistema interessante para expandir muito o brilho e a qualidade das futuras estrelas-guia. A interação átomo-luz na camada de sódio é extremamente complexa, mas isso traz oportunidades interessantes para adaptar os lasers para impulsionar o desempenho dos sistemas ópticos adaptativos da terra para o espaço ", diz o professor Rich Mildren, o líder da pesquisa para este trabalho.