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超強激光科學卓越創新簡報

(第五十四期)

2019年10月30日

上海光機所在高空鈉層磁場測量方面取得新進展

  近期,上海光機所空間激光信息技術研究中心周田華馮衍項目在高空鈉層磁場測量的研究中取得進展,利用自主研發的高功率黃光激光器,基于門控光子計數技術首次遠程測量高空鈉層(85-100公里)磁場。該技術已申請發明專利(公開號:CN110161433A),相關研究成果發表在[Journal of Geophysical Research: Space Physics, 1247505-7512 (2019)]。 

  遠程測量中間層的地磁場將為測繪地球巖石圈磁場,監測與極光相關的磁擾動,以及對極地地區的電離層電流進行長期連續測量提供有力的工具。目前,已報道中間層磁場測量均基于相敏檢測技術,然而當回波光子速率太低時,濾波不能給出連續信號,相敏檢測技術難以運用。門控光子計數技術的優點在于:在回波光子數極少的條件依然適用;同時在背景光抑制方面具有獨特優勢,可通過距離門控有效抑制來自其他源(瑞利散射、米散射激光)的干擾;并且可以收集特定高度鈉層發射的熒光實現高度可分辨磁場測量方面具有潛在應用。 

  項目組基于門控光子計數和直接脈沖重復頻率掃描,利用中間層鈉原子在磁場中的自旋進動設計了高空磁場測量方案。該技術利用強度調制激光束對中間層鈉原子進行光抽運,掃描脈沖重復頻率,使用地基大孔徑望遠鏡收集熒光回波以推斷磁場。外場試驗得到了中科院成都光電所的大力支持在中科院云南天文臺麗江天文觀測站1.8 m口徑望遠鏡上首次測到了穩定中間層鈉原子的磁光共振曲線,成功驗證了該項技術。(空間激光信息技術研究中心供稿) 

  原文鏈接 

1 實驗裝置示意圖及發射望遠鏡照片

2 門控光子計數原理圖

3 實測典型磁光共振信號

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