近期,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空間激光信息技術(shù)研究中心周田華、馮衍項(xiàng)目組在高空鈉層磁場測量的研究中取得進(jìn)展,利用自主研發(fā)的高功率黃光激光器,基于門控光子計(jì)數(shù)技術(shù)首次遠(yuǎn)程測量到了高空鈉層(85-100公里)磁場。該技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明專利(公開號(hào):CN110161433A),相關(guān)研究成果發(fā)表在[Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124,7505-7512 (2019)]。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖及發(fā)射望遠(yuǎn)鏡照片
遠(yuǎn)程測量中間層的地磁場將為測繪地球巖石圈磁場,監(jiān)測與極光相關(guān)的磁擾動(dòng),以及對(duì)極地地區(qū)的電離層電流進(jìn)行長期連續(xù)測量提供有力的工具。目前,已報(bào)道的中間層磁場測量均基于相敏檢測技術(shù),然而,當(dāng)回波光子速率太低時(shí),濾波不能給出連續(xù)信號(hào),相敏檢測技術(shù)難以運(yùn)用。門控光子計(jì)數(shù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:在回波光子數(shù)極少的條件下依然適用;同時(shí)在背景光抑制方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),可通過距離門控有效抑制來自其他源(瑞利散射、米散射和激光)的干擾;并且可以收集特定高度鈉層發(fā)射的熒光,在實(shí)現(xiàn)高度可分辨磁場測量方面具有潛在應(yīng)用。
圖2 門控光子計(jì)數(shù)原理圖
圖3 實(shí)測典型磁光共振信號(hào)
項(xiàng)目組基于門控光子計(jì)數(shù)和直接脈沖重復(fù)頻率掃描,利用中間層鈉原子在磁場中的自旋進(jìn)動(dòng)設(shè)計(jì)了高空磁場測量方案。該技術(shù)利用強(qiáng)度調(diào)制激光束對(duì)中間層鈉原子進(jìn)行光抽運(yùn),掃描脈沖重復(fù)頻率,使用地基大孔徑望遠(yuǎn)鏡收集熒光回波以推斷磁場。外場試驗(yàn)得到了中科院光電技術(shù)研究所的大力支持,在中科院云南天文臺(tái)麗江天文觀測站1.8 m口徑望遠(yuǎn)鏡上首次測到了穩(wěn)定的中間層鈉原子的磁光共振曲線,成功驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)。
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原文標(biāo)題:上海光機(jī)所在高空鈉層磁場測量方面取得進(jìn)展
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