中國(guó)科學(xué)家為光學(xué)望遠(yuǎn)鏡戴上“眼鏡”

孟含琪

筆者從中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所了解到，應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員宣麗帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，成功研制出快速液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于日前交付使用的2米自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中，使其空間分辨性能大幅提升，隔著1000公里的大氣層依然能將星體“看”得清晰。

地基大口徑望遠(yuǎn)鏡是天文觀測(cè)中最重要的儀器設(shè)備，但快速變換的大氣湍流為其觀測(cè)帶來障礙。一些科學(xué)家不得不將望遠(yuǎn)鏡送入太空，但這樣會(huì)導(dǎo)致成本和技術(shù)難度大幅增加。團(tuán)隊(duì)成員姚麗雙介紹，要想在地面上獲得與太空相媲美的觀測(cè)效果，必須為望遠(yuǎn)鏡戴上一副能高速變化形狀的“眼鏡”，也就是液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。它能隨時(shí)抵消大氣湍流的干擾，獲得清晰的高分辨率觀測(cè)圖像。

液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中最核心的部件是液晶光調(diào)制器。它可以對(duì)光的波前進(jìn)行高速修正，使自適應(yīng)光學(xué)這副“眼鏡”正常工作。此前，我國(guó)并不具備研制這種器件的能力，進(jìn)行光學(xué)研究時(shí)只能依賴于從美國(guó)、日本等國(guó)家購(gòu)買。

為了打破壟斷，研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)8年，先后突破了快速響應(yīng)液晶材料體系、高速數(shù)據(jù)傳輸及發(fā)送電子系統(tǒng)、最佳響應(yīng)盒厚優(yōu)化與過壓驅(qū)動(dòng)、基于分子組裝的納米級(jí)光控取向技術(shù)等一系列關(guān)鍵性技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)自主構(gòu)建了具備高精度硅基液晶器件研發(fā)能力的研發(fā)平臺(tái)，在國(guó)內(nèi)率先成功研制出響應(yīng)時(shí)間僅為0.65毫秒的高速、高精度液晶光調(diào)制器，并成功應(yīng)用在液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，使佩戴“眼鏡”后的地基望遠(yuǎn)鏡獲得了與其在太空中相當(dāng)?shù)挠^測(cè)分辨率。該成果已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。