左圖：激光導星發射（拍攝者：蘇晨）

右圖上：實驗組在調試激光器

右圖下：部分參與實驗人員（從左到右）：理化所姚吉、光電所富瀚初、光電所李敏、TMT總部Angel Otarola、國臺馮麓、理化所卞齊

2014年12月，中科院國家天文臺聯合理化所、光電所與三十米望遠鏡（TMT）項目總部專家一起，在國家天文臺興隆觀測站，成功進行了系列激光導星聯合外場試驗。

所謂激光導星，是指利用激光器技術，發射準確的鈉黃光（波長589nm），激發90－100公里高度的大氣層的鈉層，所產生的人造“星像”或“信標”。基于激光導星，配備自適應（AO）光學系統的望遠鏡，可以校正大氣對原始星像的擾動，使得地基大型光學-紅外望遠鏡對天體目標的觀測達到口徑衍射極限空間分辨率。

此次實驗，重在檢驗中科院理化所自主研發的全固態激光鈉信標激光器原理樣機的物理性能指標，能否滿足下一代巨型望遠鏡TMT的多層共軛自適應光學（MCAO）系統的使用要求。為了達到實驗目的，中科院國家天文臺會同理化所、光電所和TMT項目總體部專家，自2010年起組成了聯合實驗組，開展了多年的分工協作。TMT總體部負責TMT/MCAO系統對鈉信標激光器的技術指標論證;國家天文臺負責實驗平臺建設以及實驗數據的分析和仿真模擬;理化所負責激光研制的技術攻關;光電所負責激光器發射裝置（LGSF）的研發。聯合實驗組曾于2011年，2013年先后在云南麗江，加拿大溫哥華UBC大學LZT天文臺進行了前期外場實驗，都成功獲取相關實驗數據。此次興隆實驗，是對鈉激光器原理樣機性能否滿足TMT 30多項技術指標要求的全面檢驗，諸多國內外專家都十分期待實驗結果。

在國際實驗團隊的聯合努力下，本次實驗成功實現了導星發射，導星亮度達到V=7.1等，導星光斑接近大氣視寧度水平。實驗過程中成功解決了激光器抖動與頻率漂移問題。實現了在開機10小時情況的，穩定的功率輸出:26W@800Hz。該項重要技術指標，已超出20W@800Hz的TMT要求；由于激光器信標波長穩定，驗證了不同偏振輸出狀態下，產生導星亮度的理論預期，特別是驗證了在圓偏振狀態下，D2b二次泵浦對增強導星亮度的有效性。興隆實驗說明，在絕大多數重要的性能指標方面，理化所激光器已達到了TMT項目的嚴格要求，為2015年1月迎接國際專家評審打下了基礎，并為下一步工程化積累了經驗。我們將繼續為通過評審而努力。

研制多套鈉信標激光器及激光導星發射裝置，并產生激光導星星群，是國家天文臺參與TMT國際天文臺建設（2014－2024）實物貢獻的兩項重要研發任務，是TMT/MCAO系統功能實現的關鍵，將有助于TMT實現在寬視場范圍，改正大氣擾動影響，達到30米口徑衍射極限分辨率，相較于哈勃空間望遠鏡，TMT的空間分辨率將提高10倍以上。基于激光導星群的自適應光學，是今后大型光學-紅外天文望遠鏡技術發展的必然趨勢。

本次興隆激光導星實驗的順利實施，是中科院相關所精誠合作，聯合攻關的成果，是中科院國家天文臺參與TMT國際天文臺建設進程中的一項里程碑，也是中科院展現在國際科技界的一張閃亮的技術“名片”。