“這是在雲(yun) 南天文台麗(li) 江站，配備微秒脈衝(chong) 鈉導引星激光係統時拍攝的。”彭欽軍(jun) 介紹。

在中科院理化所，有一群致力於(yu) 用激光造星星、觀測星星的人，從(cong) 2003年起，這個(ge) 以許祖彥院士為(wei) 學術指導，彭欽軍(jun) 研究員、薄勇研究員為(wei) 骨幹的研究團隊，就開始搗鼓“鈉信標激光器”，並用它在大氣頂層造出了最亮的人造恒星——“鈉導引星”。

受大氣擾動的強烈影響，天文學家使用大型地基望遠鏡觀察星空，就像透過有波浪的水看水中的魚一樣——看到的物體(ti) 與(yu) 實物相比發生模糊變形，望遠鏡的成像分辨率會(hui) 極大地降低。為(wei) 此，天文學家想出了一個(ge) “迂回”的辦法：以天上某處的亮星發出的光波為(wei) 標準，觀測該光波通過大氣後會(hui) 產(chan) 生的畸變，再控製變形鏡來校正該畸變，就可以看到該處星空的清晰圖像，這顆作為(wei) 光波標準的亮星稱為(wei) “信標”。

對於(yu) 大型地基光學望遠鏡來說，天上亮度足夠作為(wei) 信標的自然亮星數量很少，導致能夠看清晰的星空區域很有限，為(wei) 了能清晰地觀測更廣闊的星空，天文學家又想出用“激光鈉信標”的辦法，即從(cong) 地麵發射一束黃色激光，來激發海撥約100公裏高空中的鈉原子發出很強的熒光，從(cong) 地麵看就像顆人造亮星，稱為(wei) “鈉導引星”或“鈉信標”。

“點亮鈉原子的目的，是為(wei) 使大型天文望遠鏡看得更遠、更清楚。目前，鈉信標激光設備已成為(wei) 包括TMT（美國三十米口徑望遠鏡）在內(nei) 的大型望遠鏡的核心關(guan) 鍵設備之一。”彭欽軍(jun) 說，然而，這項技術難就難在怎麽(me) 能讓鈉原子“亮”起來，而且亮度越高越好。“這要滿足兩(liang) 個(ge) 技術條件：一是鈉原子的譜線特別窄，而且還是包含兩(liang) 個(ge) 峰的譜型，要點亮鈉原子，就要讓激光波長非常精準地對準鈉原子譜線，並且把所有能量都集中在這個(ge) 極窄的譜線縫裏，還要匹配鈉原子譜線的雙峰譜型，匹配度越高，亮度就越高，就好比‘兩(liang) 個(ge) 針尖要分別精確對準兩(liang) 個(ge) 麥芒’”。

“二是要在極窄的譜線內(nei) 產(chan) 生高功率、高光束質量的激光輸出，使鈉信標激光經過大氣傳(chuan) 輸100公裏到達鈉層時，仍保持較小光斑與(yu) 足夠高的功率，才能產(chan) 生很亮的鈉導引星。這兩(liang) 方麵的性能要求高、技術難度大，國際上一直未能獲得突破。”項目研究團隊的另一位骨幹成員薄勇研究員接過話頭。

為(wei) 此，研究團隊埋頭鑽研了13年。首先研究了稱為(wei) 第一代的連續波激光鈉信標，取得了重要進展，2006年，彭欽軍(jun) 研究員提出瞄準國際前沿，直接發展更先進的被稱為(wei) 第二代的微秒脈衝(chong) 激光鈉信標，通過一係列自主創新技術，研究團隊解決(jue) 了鈉導引星激光性能要求全麵而苛刻的技術難題，研製出了國際首台雙峰譜型匹配的微秒脈衝(chong) 鈉導引星激光係統，2010年激光功率突破30瓦，綜合指標達到國際領先水平，並於(yu) 2011年獲得應用，應用過程中技術水平不斷提高，2012年平均功率達50瓦，2014年平均功率突破100瓦，綜合指標持續保持國際領先。

該技術成功應用於(yu) 國內(nei) 主要大型光學望遠鏡：國台2.16米、雲(yun) 台1.8米等，使其升級為(wei) 具有最先進鈉導引星的自適應光學望遠鏡，成像分辨率獲顯著提升達5倍以上，為(wei) 原來不能開展的天文與(yu) 物理國際前沿問題提供了新手段，如精確測量哈勃常數、揭示宇宙演化規律等。還為(wei) 我國發展更大口徑如4米、10米等的地基光學望遠鏡儲(chu) 備了核心技術。不僅(jin) 如此，這項技術還成功應用於(yu) 美國TMT與(yu) 加拿大UBC天文台等國外科技最強國家的大型光學望遠鏡。

國內(nei) 在麗(li) 江站首次產(chan) 生了鈉導引星，隨後獲得了國際最亮的微秒脈衝(chong) 鈉導引星，達到6.5星等（人眼可見的星星亮度約為(wei) 6—7星等），並國內(nei) 首次實現對恒星的自適應光學校正，在J波段達1.7倍衍射極限；國外在加拿大UBC天文台獲得了鈉導引星回波光子數超過TMT需求的2倍多，被TMT評價(jia) 為(wei) “重大裏程碑，巨大成功”、“處於(yu) 激光鈉導引星國際領先地位”。

“中科院理化所已掌握高功率鈉信標激光器技術”，加速了國際大型地基自適應天文望遠鏡的發展，TMT向美國國防技術安全局（DTSA）提出了如是論斷，自此打破該技術對中國的禁運。

“在國際最先進的望遠鏡上裝備中國的關(guan) 鍵儀(yi) 器設備，能極大提升我國的科技影響力。”彭欽軍(jun) 說，“自此，可以說我國的大型地基天文望遠鏡跨入了自適應光學望遠鏡時代，對空間目標的探測能力也大大提升；並且，這項技術還開拓了應用領域，推動了可精密調諧的高功率、窄線寬激光等領域的技術進步。”（李 傑）