Leistungsstärkerer Laserleitstern besteht ersten Feldtest am Teleskop

Ein leistungsstarker experimenteller Laser, der von der Europäischen Südsternwarte (ESO), TOPTICA Projects* und anderen Industriepartnern** entwickelt wurde, hat einen wichtigen Test an der Allgäuer Volkssternwarte Ottobeuren in Deutschland bestanden

Dieses Bild zeigt den CaNaPy-Laser, der mit dem „Chirping-System“ von TOPTICA Projects ausgestattet ist, während des Feldversuchs in Deutschland. Die Technologie wird zur Erzeugung künstlicher Leitsterne eingesetzt, um zu messen, wie stark das Licht durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre verzerrt wird. Die Korrektur der Turbulenzen verbessert die Schärfe der astronomischen Bilder erheblich.
Bild: TOPTICA Projects
(PresseBox) ( Gräfelfing, )
Das adaptiv-optische Lasersystem verfügt im Vergleich zu bestehenden Systemen über wichtige zusätzliche Fähigkeiten. Er soll an der optischen Bodenstation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) auf Teneriffa, Spanien, im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungszusammenarbeit zwischen ESO und ESA installiert werden. Die höhere Laserleistung und das neuartige Chirping-System werden die Schärfe astronomischer Bilder, die mit bodengebundenen Teleskopen aufgenommen werden, erheblich verbessern. Die Technologie öffnet auch die Tür für Entwicklungen in der Laser-Satellitenkommunikation.

Die adaptive Optik in der Astronomie bezieht sich auf Systeme bei bodengebundenen Teleskopen, die den durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre verursachten Unschärfeeffekt korrigieren – den gleichen Effekt, der die von der Erde aus gesehenen Sterne zum "Glitzern" bringt. Um die Verzerrungen zu beseitigen, benötigen diese Systeme einen hellen Referenzstern in der Nähe des zu untersuchenden Objekts. Da diese Sterne nicht immer am Himmel zu finden sind, regen die Astronomen mit Hilfe von Lasern Natriumatome in 90 km Höhe in der Erdatmosphäre an und erzeugen so künstliche Sterne in der Nähe des Untersuchungsobjekts, die zur Kartierung und Korrektur der atmosphärischen Turbulenzen verwendet werden können.

Die schmalbandige Laserleistung höchster optischer Qualität von 63 Watt, die an die Natriumwellenlänge gebunden ist, ist bereits ein bedeutender Fortschritt im Vergleich zur derzeitigen Lasertechnologie in der Astronomie. Ein zweiter wichtiger Schritt war das experimentelle Frequenz-Chirping-System, das von TOPTICA Projects in Zusammenarbeit mit der ESO entwickelt und implementiert wurde, um auch das Signal-Rausch-Verhältnis des adaptiven Optiksystems zu verbessern.
Beim Chirping wird die Frequenz, auf die der Laser abgestimmt ist, resonant mit dem atomaren Übergang und deren instantane Verstimmung durch ihre Bewegung (Doppler-Effekt) schnell angepasst. Dadurch kann die Anzahl der vom Laser angeregten Natriumatome erhöht werden, wodurch der künstliche Stern heller und die Turbulenzkorrektur verbessert wird. TOPTICA hat den Chirping-Prototyp erstmalig auf dem 63-Watt-CaNaPy-Laser der ESO installiert und gemeinsam mit der ESO sowohl den Laser als auch das neuartige Chirping-System am Himmel in Betrieb genommen.

Sobald die Technologie in der optischen Bodenstation der ESA auf Teneriffa installiert ist – ein Gemeinschaftsprojekt von ESO und ESA – wird sie beiden Organisationen die Möglichkeit bieten, den Einsatz von Technologien der adaptiven Optik mit Laserleitsternen nicht nur für die Astronomie, sondern auch für die optische Satellitenkommunikation voranzutreiben.

Weitere Informationen unter www.toptica.com/sodiumstar
elt.eso.org

* Im Rahmen einer Forschungs- und Entwicklungskooperation zwischen ESO und TOPTICA zur Entwicklung von Laser Frequency Chirping (= Abbremsen der Atome in 90 km Höhe durch resonante Lichtkräfte) als neuer Ansatz in der Adaptiv Optischen Astronomie.

** Die anderen Industriepartner sind MPB Communications für den 100W RFA und High Finesse für das Wellenmessgerät.

Über TOPTICA Projects

TOPTICA Projects GmbH wurde 2016 von TOPTICA Photonics gegründet, um hochkomplexe Laserprojekte effizienter bedienen zu können. TOPTICA Projects ist auch die Heimat der preisgekrönten Guide Star-Laser, die in der adaptiven Optik in der Astronomie, der Weltraumüberwachung und der Satellitenkommunikation eingesetzt werden. Diese Laser liefern bei der Natriumresonanz von 589 nm eine Leistung von mehr als 20 W bei einer einzigen Frequenz und erbringen bereits in den meisten großen bodengebundenen Observatorien weltweit hervorragende Leistungen. Der SodiumStar und sein Team wurden mit dem Laser Research Innovation Award 2016 der Berthold Leibinger Stiftung und dem Paul F. Forman Team Engineering Excellence Award 2017 der Optical Society of America ausgezeichnet.
TOPTICA Projects ist der Lieferant der Laserleitsterne für die Adaptiven Optischen Systeme der ESO am VLT und ELT.
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