獲得高亮度的鈉導(dǎo)星是實現(xiàn)大氣波前畸變精準探測的重要條件,鈉導(dǎo)星后向共振熒光散射強度與大氣傳輸效率、地磁場、季節(jié)、發(fā)射系統(tǒng)參數(shù)、接收系統(tǒng)參數(shù)和泵浦激光參數(shù)等諸多因素密切相關(guān)。研究激光鈉導(dǎo)星泵浦參數(shù)與回光強度之間的物理關(guān)系并進行實驗驗證,對指導(dǎo)具有高效激發(fā)性能的鈉導(dǎo)星激光器設(shè)計、開展鈉導(dǎo)星實驗并獲得高信噪比的導(dǎo)星回光信號具有重要作用,對用于天文領(lǐng)域深空探測的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。本文從鈉原子超精細光譜理論模型出發(fā),從理論和實驗上進行了深入的研究和探索。主要研究內(nèi)容如下:（1）從2能級速率方程出發(fā),建立了直接關(guān)聯(lián)激光泵浦參數(shù)和回光強度的2能級系統(tǒng)數(shù)值模型;完成2能級系統(tǒng)中多種譜線展寬條件下的鈉共振熒光強度數(shù)值模擬;從2-4能級系統(tǒng)密度矩陣出發(fā),通過求解矩陣ρ在熱平衡狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)解,獲得布洛赫方程的熒光算子的計算期望值,對鈉原子共振熒光特性進行模擬;建立了鈉導(dǎo)星物理參數(shù)設(shè)置模型,完成了具有實際參考意義的鈉導(dǎo)星實驗系統(tǒng)參數(shù)和大氣條件參數(shù)設(shè)置;完成了 2-4能級系統(tǒng)中輸出激光波長調(diào)諧、偏振態(tài)變換、功率密度調(diào)整、線寬調(diào)整、單/雙線激發(fā)等泵浦狀態(tài)下的鈉共振熒光強度的數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明采用... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１散逸層Ｎａ原子相對豐度分布隨時間的變化??鈉層鈉原子柱密度一般在１．５ｘｌ〇９／ｃｍ２至１５ｘｌ〇９／ｃｍ２之間變化

?激光鈉導(dǎo)星泵浦參數(shù)分析與實驗研究???規(guī)律２ａ２１。通常在獅子座流星雨過后的１１月，鈉層柱密度總體較高；而當至每年??５月時，鈉層柱密度降低至全年較低水平。以上特點在實驗所得鈉層豐度的全年??變化情況如圖１－２所示２２。鈉層豐度在小時量級（甚至可能在分鐘量級）的時間??內(nèi)既發(fā)生變化，總的柱密度在隨時間不斷波動。極端情況下，鈉原子柱密度的最??大與最小值之比可達６倍以上，柱密度大幅度的漲落將嚴重影響基于鈉激光導(dǎo)星??工作的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。??圖森全年鈉層變化１ＳＲ?＿?０＞）鈉層柱密度全年統(tǒng)計直方圖??Ｉ?２０??ｉ?１０?？１９９５￣１９９６ＭｃＭｉｔｈ數(shù)據(jù)?■?｜??＊?Ｍ９９７ＡＦＯＥ?數(shù)據(jù)?■??３?？??層?？?ｇ??？?＊?－?．０?Ｊ??ｓ?ｊ?．?？?ｉ?？丨！丨??！，ｉ?＊ｒ：?：?；?．１?ａ?：??〇ｌ??Ｊ?Ｌ－［二一．‘丨＿＿＿??ｆ＇?Ｍ?Ａ?？?Ｊ?Ｊ?Ａ?Ｓ?０?Ｖ?Ｄ?Ｊ?０?＊?鈉原１?子柱＊ｋ?１５??圖卜２某地鈉層柱密度全年的變化情況（平均值為３．７ｘｌ〇９／ｃｍ２）??為研宄鈉層鈉原子的形成機理與變化過程，人們在早期曾經(jīng)使用太陽光的共??振散射進行探測，而后又使用過高空火箭直接探測。希爾多？梅曼發(fā)明激光器后??不久，英國射電和空間研究站的研究人員嘗試利用共振散射研究高層大氣次要成??分，并于１９６８年首先完成了以鈉Ｄ線共振散射的鈉層探測。初步試驗證明了激??光共振散射技術(shù)應(yīng)用于鈉層豐度探測的可行性。自那時起經(jīng)過多年的發(fā)展，積累??了大量珍貴的數(shù)據(jù)，不但完成了夜晚鈉層探測實驗，而且借助高功率或大能量激??光光源、高靈敏

線（對應(yīng)３２Ｐｉ／２）和Ｄ２線（對應(yīng)３２Ｐ３／２）。在原子核自旋的超精細磁相互??作用下，基態(tài)能級、Ｄ，線和Ｄ２線產(chǎn)生進一步分裂，當Ｊ＞Ｉ時，進一步分裂的能??級數(shù)為（２１＋１?），當Ｉ＞Ｊ時，進一步分裂的能級數(shù)為（２Ｊ＋１?）。因此處于基態(tài)的３２Ｓ１／２??精細能級被分裂成Ｆ＝ｌ、２兩個超精細能級；處于激發(fā)態(tài)３２Ｐ１／２精細線能級被分??裂為Ｆ＇＝０、１兩個能級，而３２Ｐ３／２被分裂為ｒ＝０、１、２、３四個能級。相近能級??間躍遷強度由其簡并度決定，因此Ｄ２線的強度是Ｄ，線的兩倍，如圖１－４所示２６。??ＭＦ＇?＝?－３?－２?－１?０?１?２?３??２Ｐ３／２?／?＇?ｆ??／?、?１?——Ｉｆ－?１??／?——Ｊ?ｌ?０??Ｄ２ａ?Ｉ??、、．２Ｐｌ／２?／．?＝?５８９．１５９０８?ｎｍ?＞．〇）．?＝?５８９．１５９０５?ｎｍ??Ｄｆ?ｉ??°２ｂ??５８９．１５８３３?ｎｍ?ａ?＝?５８９．１５７０９?ｎｍ??Ｉ?ｊ??ｆ??Ｆ＿??ｔ?ｌ＿?ｔ?Ｆ；???ｉ＿ｗ?］?２??３ｓ?２Ｓｌ／２?＼?１??＇?▼＿?１??－Ｂｏｈｒ”?Ｎａ?Ｄ?Ｆｉｎｅ?Ｎａ?Ｄ２?Ｈｙｐｅｒｆｉｎｅ??Ｍｏｄｅｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??圖１－４鈉原子Ｄ線躍遷能級圖??因此，當有杲浦激光激發(fā)處于基態(tài)能級的鈉原子時，鈉原子將被激發(fā)到上能??級中，并不斷通過從上能級向下能級躍遷的方式輻射光子，當發(fā)生從３２Ｐ３／２（Ｆ＝１、??２、３）到３２Ｓ，／２?（Ｆ＝２）能級躍遷時，產(chǎn)生波長為５８９．１５９１ｎｍ的Ｄ２ａ譜線熒光，??當發(fā)生從３２Ｐ３／２（Ｆ＝０、１、２）到３２

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3144340