天文台激光诱导拉曼散射的探测及其影响
天体物理仪器与方法
2019-01-17 v2 大气与海洋物理
摘要
（摘要）天文台使用的激光导星提供人工波前参考源，以帮助（部分）校正大气湍流对天体物理观测的影响。随着 VLT 上 UT4 的 4 激光导星设施 (4LGSF) 最近投入使用，我们表征了来自 22W 激光器的上行光束的光谱特征，以评估 4LGSF 的激光散射对科学观测的影响。我们使用 MUSE 光学积分场摄谱仪，在 4750\AA\ 至 9350\AA\ 的波长范围内，以 R~3000 的分辨率获取上行激光光束的光谱。我们报告了首次探测到由 Cerro Paranal 天文台上方大气中的 N2、O2、CO2、H2O 和（初步确定的）CH4 分子产生的激光诱导拉曼散射。特别是，我们的观测揭示了激光光子的特征光谱信号——但比原始激光波长 5889.959\AA\ 红移了 480\AA\ 至 2210\AA\——这些光子在向上传输到钠层的途中经过拉曼散射后，落在了 UT4 的 8.2m 主镜上。激光诱导拉曼散射并非 Cerro Paranal 天文台独有，而是任何使用激光导星 (LGS) 系统的天文望远镜所共有的现象。因此，对于任何耦合到 LGS 系统的光学摄谱仪来说，通过适当的仪器挡光设计和合适的校准程序来彻底处理拉曼光谱污染的可能性至关重要。这些考虑尤其适用于即将建成的极大望远镜上的 HARMONI 光学摄谱仪。在拥有多个望远镜的台址，激光碰撞预测工具也应考虑上行激光光束中拉曼辐射的存在，以避免对 LGS 系统附近望远镜所获取的观测数据造成意外污染。
引用
@article{arxiv.1706.07050,
title = {Detection and Implications of Laser-Induced Raman Scattering at Astronomical Observatories},
author = {F. P. A. Vogt and D. Bonaccini Calia and W. Hackenberg and C. Opitom and M. Comin and L. Schmidtobreik and J. Smoker and I. Blanchard and M. Espinoza Contreras and I. Aranda and J. Milli and Y. L. Jaffe and F. Selman and J. Kolb and P. Hibon and H. Kuntschner and P. -Y. Madec},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.07050},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 11 figures, published in Physical Review X. v2: Fixed typo in Eq. 9 and y-labels in Fig. 6