最近，他們(men) 在國外成功開展了鈉信標激光外場試驗，被國際最大口徑的三十米望遠鏡（TMT）項目評價(jia) 為(wei) “巨大進展”。“中科院理化所已掌握高功率鈉信標激光器技術”，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。
       1月29日，中國科學院院長白春禮向中國工程院院士許祖彥及其項目研究團隊表示祝賀：“理化所鈉信標激光技術達到了世界領先水平，這將對我國相關(guan) 領域的發展起到重要推動作用。這是中國科學院人的自豪，更是落實習(xi) 近平總書(shu) 記‘四個(ge) 率先’的行動和體(ti) 現。”

讓鈉原子“亮”起來

        一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星。不過，對於(yu) 大型地基光學望遠鏡來說，滿天的星星裏能“用”的卻不多。
 

       據了解，天體(ti) 發出的光經過大氣層後，會(hui) 導致其成像質量降低。為(wei) 解決(jue) 這一問題，大型地基光學望遠鏡就需要利用足夠亮的信標光源探測大氣擾動的影響，進而作自適應光學校正。最早人們(men) 將天狼星等亮星作為(wei) 信標光源，但自然界的亮星並不多，因而依賴這些亮星隻能看清大約1%天區內(nei) 的天體(ti) 。
 

       為(wei) 了清晰地觀測更多星體(ti) ，前人想出了“激光鈉信標”的辦法，即點亮鈉原子，讓589納米波長黃激光與(yu) 大氣頂層（距地麵80至105公裏）中的鈉原子作用形成“人造星星”——鈉信標。目前，鈉信標激光設備已經成為(wei) 包括TMT在內(nei) 的大型望遠鏡的核心關(guan) 鍵設備之一。
 

       但是，難就難在怎麽(me) 能讓鈉原子“亮”起來。“鈉原子的譜線特別窄，要點‘亮’鈉原子，就要讓激光光子能量與(yu) 鈉原子的電子躍遷能級完全吻合，從(cong) 而引起共振。所以，激光的波長要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，真好比針尖對麥芒。”項目研究團隊負責人、理化所激光物理與(yu) 技術研究中心研究員薄勇告訴記者。

“眼前一亮”

       2013年的夏天讓薄勇難忘。7月25日，在TMT的安排和中科院國家天文台的協調下，他和理化所研究人員左軍(jun) 衛、謝仕永，代表激光物理與(yu) 技術研究中心，將“新鮮出爐”的鈉信標激光器打包穩妥，奔赴加拿大，並在加拿大英屬哥倫(lun) 比亞(ya) 大學（UBC）天文台的6米望遠鏡上開展外場試驗。

        2013年8月12日至9月5日，這台激光器在UBC天文台連續運行了近一個(ge) 月。不僅(jin) 如此，此次試驗他們(men) 僅(jin) 用20瓦激光功率，就使鈉導引星回波效率超過了TMT的要求。

       中科院國家天文台副台長、中國TMT項目經理薛隨建在接受《中國科學報》記者采訪時評價(jia) ：“這次試驗的確讓國際同行眼前一亮。”目前，TMT已將理化所的第二代鈉信標激光器列為(wei) 首選，歐洲南方天文台的第一代鈉信標激光器列為(wei) 備選。為(wei) 此，歐南台台長TimdeZeeuw寫(xie) 信向TMT董事會(hui) 投訴，懷疑中國的激光器侵犯了他們(men) 的知識產(chan) 權，TMT以兩(liang) 代激光器在體(ti) 製上完全不同為(wei) 由駁回投訴。#p#分頁標題#e#

三個(ge) 數字八年艱辛

     從(cong) 國際研究鈉信標激光器的步伐來看，理化所起步並不早。

     上世紀80年代以來，美國、德國、日本等都在大力發展鈉信標激光，采用的是連續波體(ti) 製，稱為(wei) 第一代；近年來，美國開發了準連續微秒脈衝(chong) 體(ti) 製，被稱為(wei) 第二代。

13瓦、33瓦、53瓦，3個(ge) 數字濃縮了8年曆程。

    2006年，理化所激光物理與(yu) 技術研究中心主任彭欽軍(jun) 提出直接發展第二代鈉信標激光；2009年，功率達13瓦的589納米波長高功率準連續微秒脈衝(chong) 體(ti) 製全固態鈉信標激光誕生；2010年，功率提高到33瓦；2011年4月，第一台鈉信標激光器試驗樣機誕生，並在外場試驗中打出當時世界最亮的第二代鈉導引星；2012年，功率到達53瓦；2013年7月至9月，第二台鈉信標激光器在國外外場試驗取得成功。

    “這體(ti) 現了我們(men) 的科研實力，也提升了士氣。”彭欽軍(jun) 告訴《中國科學報》記者，“此次成功為(wei) 我國自主發展大型高分辨率望遠鏡及其探測成像設備奠定了關(guan) 鍵技術基礎。如果在國際最先進的望遠鏡上裝備中國的關(guan) 鍵儀(yi) 器設備，可極大提升我國的科技影響力。”

     目前的成功還是階段性的，在薛隨建看來，艱辛的路還沒走完。“今年4月，TMT項目將按照‘三十米望遠鏡國際天文台（TIO）總協議’，要求合作各方簽署協議以繼續完成包括鈉信標激光器在內(nei) 的多項TMT核心設備的研製。在鈉信標激光器技術麵臨(lin) 嚴(yan) 峻的國際競爭(zheng) 形勢下，要保障我們(men) 的儀(yi) 器設備最終勝出並得到高顯示度應用，還需國家和中科院的進一步支持。”薛隨建說。