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俄罗斯科学家开发出用于卫星导航的高精度皮秒激光器
录入时间:2018/10/9 17:11:36

科学家开发出一种激光器,用于精确测量月球和地球之间的距离。1这种激光器的短脉冲持续时间和高功率有助于减少确定到月球的距离只有几毫米的误差。该数据可用于根据月球质量影响指定人造卫星的坐标,使导航系统更加准确。

GPS和GLONASS(俄罗斯相当于GPS)都有基于对地面物体和若干人造卫星之间距离的精确测量的系统。卫星坐标必须尽可能准确,以确保精确的物体位置。最重要的是,月球质量会影响卫星轨迹; 因此,在计算卫星位置时必须考虑月球坐标。通过使用激光定位仪测量到月球的距离来获得月球坐标。这种定位器的精度取决于激光器的特征:脉冲持续时间越短,激光器的光束发散越小,测量激光器和月球之间的距离就越容易。

来自ITMO大学激光物理研究所的科学家开发出一种用于月球定位器的激光器,能够测量到月球的距离,误差范围为几毫米。二极管泵浦主振荡器功率放大器(MOPA)Nd:YAG 1064nm激光器具有相对小的尺寸,低辐射发散,以及短脉冲持续时间,高脉冲能量和高脉冲重复率的独特组合。激光器的脉冲持续时间为64 ps。确定远距离辐射亮度的激光光束发散度接近理论极限; 它比类似设备描述的指标低几倍。

激光系统包括低阶自适应光学系统(AO)子系统,以补偿热失真; AO部分包括象散光学器件和象限光电二极管,以补偿高能激光放大器中产生的与时间相关的波前畸变。

“实际上,制造脉冲持续时间为几十皮秒的激光在技术上已经不再困难,”激光物理研究所的工程师,ITMO大学光子学院的博士生Roman Balmashnov说。“然而,我们的激光输出脉冲能量至少比其模拟产品高两倍。在'绿色'波长处为250 mJ,在红外波长处为430毫焦耳。我们设法实现200 Hz的高脉冲重复率和能量稳定性,因此脉冲能量不会因脉冲而异。“

新型激光器将用于GLONASS导航系统的月球激光定位仪。这样就可以实时校正卫星坐标,使俄罗斯导航系统更加准确。定位用户时的误差范围可能会缩小到10厘米。

“我们开发的激光器具有先进的标准,”ITMO大学激光物理研究所所长Andrey Mak表示。“根据我们的数据,它是世界上最强大的脉冲周期皮秒激光辐射源。除​​了严格的测距应用外,这类激光器还可用于轨道物体的成像:例如,卫星或空间碎片“。


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