レーザーガイド星

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レーザーガイド星作成用オレンジ色レーザー
緑色レーザーの交点を利用したレーザーガイド(米空軍スターファイア光学実験所)

レーザーガイド星(レーザーガイドせい)とは、レーザーを用いて大気中に作られたガイド星のことである。

概要[編集]

地上にある天体望遠鏡を用いて天体を観測する場合、地球の大気の揺らぎによって星像がぼやける(シンチレーション)現象が発生し、空間分解能が制限されてしまう。この分解能を上げるには、揺らぎによる影響を光学的に補償するシステムが必要となる。

観測対象となる天体の近くに明るい星がある場合はそれを基準(ガイド星)として大気の揺らぎを計測し、リアルタイムに光学系にフィードバックすることによって空間分解能の向上が可能である。ただし自然のガイド星が存在する天域はごく一部であるため、それ以外の天域を観測する場合には、レーザーを用いて人工的にガイド星を作成し、問題の解決を図っている。このガイド星のことをレーザーガイド星と呼ぶ。

レーザーガイド星は、高度90~100kmに存在するナトリウム層を利用して作成される。ナトリウム層に対して波長589nmの全固体レーザーを照射すると、レーザーによってナトリウムが励起され、発光する現象を利用する。理化学研究所が開発した出力4Wのレーザーを用いた場合、ナトリウム層は約12等星相当の光を放つ。

すばる望遠鏡のガイド星生成用レーザーの仕組み[編集]

すばる望遠鏡で用いられているレーザーガイド星を作成するためのレーザーは国立天文台理化学研究所の協力を得て開発された[1]

すばる望遠鏡のガイド星生成用レーザーは波長 589 nmNd:YAG 和周波レーザーである。これは 2 つの Nd:YAG レーザーを持っていて、ひとつは波長 1319 nm のレーザー光を、もうひとつは波長 1064 nm のレーザー光を発振する。これら 2 種類のレーザー光を、同一進路で同時に非線形光学結晶に入射させると、2 つのレーザー光の周波数の和の周波数を持つ、波長 589 nm のレーザー光が得られる仕組みになっている[1]

光速 = 周波数 × 波長 の関係があるので、

波長 1319 nm の光の周波数 ≒ 227.445 [GHz] …… (1)

波長 1064 nm の光の周波数 ≒ 281.955 [GHz] …… (2)

(1) と (2) との和の周波数 = 509.400 [GHz]

509.400 [GHz] の光の波長 ≒ 589 [nm]

となり、波長 589 nm のレーザー光が得られる。

参考文献[編集]

  • 朝日新聞 縮刷版, 朝日新聞社, 2006.5月分
  • 朝日新聞 縮刷版, 朝日新聞社, 2006.10月分
  • 日本天文学会(編), シリーズ「現代の天文学」 第15巻 -光・赤外天文学, 日本評論社, 2007.7
  • 日本天文学会, 天文月報, 2006.12

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ a b すばる望遠鏡補償光学系のガイド星生成用レーザーの開発

外部リンク[編集]