地表大気層におけるレーリーレーザーガイド星実験

地球表面大气瑞利激光导星实验

• 批准号: 22K03673
• 负责人: 峰崎 岳夫
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03673/
• 关键词: 補償光学; レーザーガイド星; レーリー散乱; ライダー; ToF測距; ToF

望遠鏡口径のもつ回折限界角度分解能を実現する補償光学技術はいまや大型望遠鏡に必須の装備となっているが、その性能を発揮できる天域が全天のごく一部に限られるという課題があった。レーザーガイド星の技術によってこれを解決できるが、大型望遠鏡で実用化されている大気ナトリウム層の励起発光を利用したレーザーガイド星は光源に特注の極めて高価な製品が必要であり、システム導入上の大きな課題となっている。本研究では安価なパルスレーザーのレーリー後方散乱とレンジゲート機構によって実効的に高度10-20kmの人工光源として調整する、レーリーレーザーガイド星システムの基礎技術の習得を目的とし、①パルスゲートシステムを使ったレンジゲート機構を製作し、②地表付近の特定の距離においたターゲットによる反射を利用してレンジゲート機構の機能を確認し、③地上大気の任意の距離にレーリー後方散乱を利用したレーザーガイド星を構築する地上実験を行う。今年度は地上実験全体の設計を進め、とくに現代的な機材によるレンジゲート機構の調査を進めた。現在実用化されているレーリーレーザーガイド星システムではポッケルスセルという電気光学変調器により光路を高速に遮蔽・透過を切り替える機構が使われている。一方で古典的にはイメージインテンシファイアという光電映像増強管により高速に増幅・非増幅を切り替える機構が使われていた。近年の製品技術の進展によりイメージインテンシファイアの高度な制御が可能となっており、より高効率なレンジゲート機構を構成できることがわかった。さらに自動運転のためのレーザー測距への応用などを目的に、複数の電子機器メーカーにより SPAD イメージセンサーの開発が進んでいる。このセンサーを応用すれば、そのロジック制御だけでレンジゲート機構の構築ができる可能性がある。しかし残念ながら、いまだ市販には至っていない。

实现望远镜孔径的衍射极限角分辨率的自适应光学技术现已成为大型望远镜的必备设备，但问题是其性能仅限于一小部分天空。激光导星技术可以解决这个问题，但是利用大气钠层激发光发射的激光导星（已在大型望远镜中实际使用）需要定制且极其昂贵的光源，因此难以实现这已经成为一个重大问题。本研究的目的是获得瑞利激光导星系统的基本技术，该系统可以利用廉价脉冲激光的瑞利后向散射和距离门机制，在10-20公里的高度上有效地调节为人造光源。 (2) 利用位于地面附近特定距离处的目标的反射来确认距离门机制的功能； (3) 在地面大气中的任意距离处利用瑞利后向散射构建激光导引装置。打造明星。今年，我们进行了地面实验的总体设计，特别是利用现代设备对距离门机构进行了研究。目前实用的瑞利激光导星系统采用一种称为普克尔斯盒的电光调制器，可以在阻挡和传输光路之间快速切换。另一方面，传统上，使用一种称为图像增强器的机构，使用光电图像增强管在放大和非放大之间快速切换。产品技术的最新进展使得图像增强器的复杂控制成为可能，从而可以构建更高效的距离门机制。此外，多家电子设备制造商正在开发SPAD图像传感器，用于自动驾驶激光测距等应用。如果应用该传感器，仅通过控制其逻辑就可以构建距离门机构。然而不幸的是，它还没有商业化。