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基于布洛赫方程的多色信标回波光子数数值仿真

王功长 魏凯 李岩

基于布洛赫方程的多色信标回波光子数数值仿真

王功长, 魏凯, 李岩
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  • 信标技术历经了自然信标、瑞利信标、钠信标以及信标阵列的发展过程仍无法实现真正意义上的全天空覆盖,而多色信标是大口径地基自适应望远镜实现100%天空覆盖率的有效手段之一.但是现有的多色信标的仿真模型都存在着一定的不足,特别是对一级激发中间层钠原子形成多色信标的仿真模型无法准确计算出多色信标的回波光子数.本文提出了基于布洛赫方程的仿真模型,对一级激发中间层钠原子形成多色信标回波光子数进行数值仿真,充分考虑多普勒展宽、进出作用场、碰撞以及反冲作用的影响,并采用回光效率描述回波光子数的多少.仿真结果表明,存在最优的激光器线宽使得回光效率达到最大,若采用功率密度为10 W/m2的激光器激发中间钠层,最优线宽为18 MHz,最大330 nm回光效率为0.907 Photons/[s·sr·atom·(W/m2)].
    [1]

    Babcock H W 1953 Publ. Astron. Soc. Pac. 65 229

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    Hardy J W 1998 Adaptive Optics for Astronomical Telescopes (New York: Oxford University Press) pp216-265

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    Happer W, Macdonald G, Max C 1994 J. Opt. Soc. Am. A 11 263

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    Fugate R Q, Spinhirne J M, Moroney J F, Cleis R A, Oliker M D, Boeke B R, Ellerbroek B L, Higgins C H, Ruane R E, Swindle D W, Jelonek M P, Lange W J, Slavin A C, Wild W J, Winker D M, Wynia J M 1994 J. Opt. Soc. Am. A 11 310

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    Wizinowich P L, Le Mignant D, Bouchez A H, Campbell R D, Chin J C Y, Contos A R, van Dam M A, Hartman S K, Johansson E M, Lafon R E, Lewis H, Stomski P J, Summers D M 2006 Publ. Astron. Soc. Pac. 118 297

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    [9] 汪静丽, 陈子玉, 陈鹤鸣. 基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构的偏振无关1 × 2多模干涉型解复用器的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 054206. doi: 10.7498/aps.69.20191449
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-01
  • 修回日期:  2017-11-13
  • 刊出日期:  2018-03-05

基于布洛赫方程的多色信标回波光子数数值仿真

摘要: 信标技术历经了自然信标、瑞利信标、钠信标以及信标阵列的发展过程仍无法实现真正意义上的全天空覆盖,而多色信标是大口径地基自适应望远镜实现100%天空覆盖率的有效手段之一.但是现有的多色信标的仿真模型都存在着一定的不足,特别是对一级激发中间层钠原子形成多色信标的仿真模型无法准确计算出多色信标的回波光子数.本文提出了基于布洛赫方程的仿真模型,对一级激发中间层钠原子形成多色信标回波光子数进行数值仿真,充分考虑多普勒展宽、进出作用场、碰撞以及反冲作用的影响,并采用回光效率描述回波光子数的多少.仿真结果表明,存在最优的激光器线宽使得回光效率达到最大,若采用功率密度为10 W/m2的激光器激发中间钠层,最优线宽为18 MHz,最大330 nm回光效率为0.907 Photons/[s·sr·atom·(W/m2)].

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