高功率連續波單頻589nm金剛石鈉導星激光器研究（特邀）

尤崴，楊學宗，孫玉祥，李牧野，5，姜華衛，陳迪俊，陳衛標，馮衍

（1 中國科學院上海光學精密機械研究所，上海 201800）（2 中國科學院大學杭州高等研究院，杭州 310024）（3 山東大學 晶體材料國家重點實驗室， 濟南 250100）（4 山西大學 量子光學與光量子器件國家重點實驗室， 太原 030006）（5 中國科學院大學，北京 100049）

0 引言

單頻589 nm 激光可激發距離地面海拔約100 km 大氣層中鈉原子，使其發生共振，產生強烈的后向散射熒光，這種熒光可以作為地面光學望遠鏡自適應光學系統的信標光，用于糾正大氣擾動造成的波前成像畸變，大幅提高光學望遠鏡實際觀測分辨率。因此，單頻589 nm 激光器在天文觀測［1-2］、空間碎片跟蹤［3-4］、星地激光通信［5-6］、中間層磁場探測［7］等科研和國防等領域有重要的應用價值。

為了實現高效的大氣鈉層原子激發，產生足夠亮度的激光鈉導星，通常需要平均功率大于10 W、光譜線寬MHz 量級的589 nm 激光光源。早期589 nm 光源主要由染料激光器中增益介質受激輻射直接產生［8］，受限于系統體積和維護成本，逐漸被取代。1 064 nm 和1 319 nm 固體激光和頻鈉導星激光器以及基于光纖拉曼和倍頻技術的光纖鈉導星激光器是目前較為成熟的鈉導星激光光源方案。固體和頻鈉導星激光器可實現極高的輸出功率，目前平均功率已突破200 W［9］。光纖拉曼鈉導星激光器具有高穩定性、高光束質量和魯棒性好等優點［10］，國際上已廣泛用于大型光學望遠鏡觀測使用。盡管鈉導星激光器得到了廣泛研究和發展，但是目前該特性光源的研制依然具有挑戰性，特別是在提高激光器性能（輸出功率、光譜線寬、光束質量等）以及縮減激光器成本、體積、能耗等方面。……