英国团队打造新型激光系统，可帮助天文学家轻松寻找系外行星

2022-10-31 14:51

近日，来自英国爱丁堡赫瑞瓦特大学的研究人员展示了一种简单的新型激光系统，这种激光系统可以帮助天文学家更轻松地发现新的类地行星，进一步丰富在天文学、量子系统和多光子显微镜方面的潜在应用。

据介绍，这种激光系统能够以10亿次脉冲／每秒的频次发射光束，它一般由三个部分组成：两个镜子和一个含有少量钛的蓝宝石晶体。其光源由一种绿色激光驱动，与市面上的激光笔类似，通常售价在5英镑（5．80美元）以下，可将光转换为峰值功率为1千瓦的红外脉冲。

图片来源：Heriot－Watt University

赫瑞瓦特大学超快光学小组的负责人Derryck Reid教授表示，这种新型激光器将典型的超快激光器的成本、复杂性和功耗降低了约10倍，因而具有巨大的潜力，可以使天文学家探测到围绕遥远恒星运行的类地小行星。

以往，天文学家们通常利用望远镜来发现恒星光线颜色的微小波动，这些波动是轨道行星的特征，证明了某颗行星的存在，并提供了它的质量和轨道周期信息。相较一般的专用望远镜组件而言，上述的新型激光器更小、更简单，2016年科学家们已经将其安装在10米长的南非大望远镜上，未来它也有望成为专用望远镜系统的核心模块。

激光产生的光由数千个有规律间隔的光学频率组成，被称为频率梳。正如尺子被用来精确测量距离一样，频率梳就像一把“波长尺”，使天文学家能够测量精确的波长差异，这也正是上述激光器能够帮助发现类地行星的背后原理所在。

赫瑞瓦特大学的博士生Hanna Ostapenko已经开发这种激光器和相关激光器三年之久，她指出，这种激光器的独特之处在于，它可以用一个简单的激光二极管来进行充电，在相同时间内其能耗大致与一部iPhone相当。未来他们还会使它变得更紧凑、功能更强大，并且使之能够实现交钥匙作业（turn－key operation）。

另外，与以前的许多超快激光器不同，这种新型激光器包含很少的组件，并可以在通电后立即产生超快脉冲。研究团队介绍称，更少的组件使它保持了更好的机械稳定性，也从而使激光有了不同的用途（比如卫星导航应用）。