《星间激光干涉测量技术》

  • 来源专题:空间引力波探测领域
  • 编译者: zmygw
  • 发布时间:2021-01-23
  • 近年来迅速发展的空间引力波探测、卫星重力测量、深空探测等空间任务需求,对超远距离、超高精度星间激光干涉测量技术提出了极具挑战性的技术要求。在典型的空间引力波探测中,要求在百万千米(109m)距离上达到皮米(10-12m)量级的激光干涉测量精度。本文根据空间任务中对星间激光干涉测量的需求,介绍了星间激光干涉测量系统的总体构成,并讨论了测量系统中的各项关键技术:空间应用型激光器技术、超稳光学平台、稳频技术、精密相位测量与超低功率弱光锁相技术、星间激光快速捕获、跟踪与超精密光束指向测控技术等,以及目前的技术发展现状。星间激光干涉测量技术能力的提高,将能够满足更广泛的空间任务需求并大幅推进空间任务的进一步发展。

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    • 编译者:王靖娴
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    • 【技术概况】近期,长光卫星技术股份有限公司(以下简称“长光卫星”)利用自主研制的“吉林一号”平台02A01星、平台02A02星,开展了我国首次星间激光100 Gbps超高速高分辨遥感影像传输试验并取得成功,该项技术达到国际先进水平。 截至2024年1月10日,长光卫星先后完成了10 Gbps及100 Gbps速率的星间高速激光通信测试,稳定建链期间通信误码率为0,并将星间传输的高分辨遥感影像进行了成功下传,标志着我国首次实现星间激光100 Gbps超高速高分辨遥感影像传输。 【技术背景】2021年11月,长光卫星组建攻关团队,本着“简捷可靠”的设计原则及“卫星与激光终端一体化”的设计理念,自主研制基于业务化应用的高带宽、多模式、高精度星间激光通信终端,稳步推进星间激光通信关键技术的验证工作。 长光卫星自主研发的星间激光通信终端,在模式设计上,支持同轨星间通信、异轨星间通信和星地通信等多种通信模式;在通信体制设计上,具备非相干体制和相干体制数据传输两种方式,最高支持速率分别达到10 Gbps和100 Gbps。团队攻克了高耦合效率多光轴一致性装配、高精度捕获跟踪控制、高带宽相干通信等关键技术,该系列技术不仅推动了我国空间激光通信技术的发展,也为未来的空间通信提供了更加先进、可靠的解决方案。
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    • 发布时间:2024-01-24
    • 量子精密测量是利用光与原子相互作用的量子效应和技术,突破标准量子极限,以实现测量精度、灵敏度和稳定性全面超越经典测量手段的方法。这一颠覆性技术的关键是实现原子精细能级跃迁和量子态探测的窄线宽激光器。此外,激光器的高偏振特性也是提升激光稳频系统和量子干涉系统性能,制约测量准确度和分辨率的决定因素。因此,兼具窄线宽和线偏振的窄线宽半导体激光器在量子精密测量领域备受关注,其中,用于Cs原子里德堡态制备的852nm窄线宽激光器是典型代表。 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所大功率半导体激光器研究团队在王立军院士、宁永强研究员的领导下,近年来开展了先进窄线宽半导体激光器及关键技术攻关。近日,该团队陈超副研究员报道了一种基于外部光反馈结构的852nm窄线宽、线偏振半导体激光器。激光器结构通过引入飞秒激光诱导的双折射Bragg光栅滤波器,并与高偏振相关性半导体增益芯片混合集成,利用偏振模式选择性反馈和注入锁定技术,实现了超过30dB偏振消光比和低至2.58kHz的高线偏振、窄线宽激光输出。该激光器可作为量子精密测量系统的潜在原子泵浦光源,并且基于前期在抗辐射、窄线宽激光器方面的研究基础,亦有希望用于空间环境中星载和箭载的冷原子量子实验系统。 这项研究成果以“Linear polarization and narrow-linewidth external-cavity semiconductor laser based on birefringent Bragg grating optical feedback”为题,发表在Optics and Laser Technology(DOI:https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110211)。 此前,研究团队针对空间激光通信和相干激光探测的需求,分别报道了抗辐射窄线宽外腔半导体激光器(成果发表在Journal of Luminescence,DOI:doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119812)和高偏振消光比窄线宽混合集成激光器(成果发表在Optics Express,DOI:doi.org/10.1364/OE.431341)。 上述论文的第一作者分别为博士研究生陈加齐、罗曦晨,通信作者为陈超副研究员。研究工作得到了国家自然科学基金委项目、吉林省科技发展计划资助项目和长春市科技发展计划项目的资助,取得的窄线宽半导体激光器关键技术突破已经授权国家发明专利3件。