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上海光机所在高空钠层磁场测量方面取得新进展

仪表研发 2019年10月31日 13:02:22 来源:空间激光信息技术研究中心人气:3751
  【仪表网 仪表研发】近期,上海光机所空间激光信息技术研究中心周田华、冯衍项目组在高空钠层磁场测量的研究中取得进展,利用自主研发的高功率黄光激光器,基于门控光子计数技术首次远程测量到了高空钠层(85-100公里)磁场。该技术已申请发明专利(公开号:CN110161433A),相关研究成果发表在[Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124,7505-7512 (2019)]。
 
实验装置示意图及发射望远镜
 
  远程测量中间层的地磁场将为测绘地球岩石圈磁场,监测与极光相关的磁扰动,以及对极地地区的电离层电流进行长期连续测量提供有力的工具。目前,已报道的中间层磁场测量均基于相敏检测技术,然而,当回波光子速率太低时,滤波不能给出连续信号,相敏检测技术难以运用。门控光子计数技术的优点在于:在回波光子数极少的条件下依然适用;同时在背景光抑制方面具有独特优势,可通过距离门控有效抑制来自其他源(瑞利散射、米散射和激光)的干扰;并且可以收集特定高度钠层发射的荧光,在实现高度可分辨磁场测量方面具有潜在应用。
 
门控光子计数原理图
 
  项目组基于门控光子计数和直接脉冲重复频率扫描,利用中间层钠原子在磁场中的自旋进动设计了高空磁场测量方案。该技术利用强度调制激光束对中间层钠原子进行光抽运,扫描脉冲重复频率,使用地基大孔径望远镜收集荧光回波以推断磁场。外场试验得到了中科院成都光电所的大力支持,在中科院云南天文台丽江天文观测站1.8 m口径望远镜上首次测到了稳定的中间层钠原子的磁光共振曲线,成功验证了该项技术。
 
实测典型磁光共振信号
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