dor_id: 1502029

506.#.#.a: Público

650.#.4.x: Físico Matemáticas y Ciencias de la Tierra

336.#.#.b: other

336.#.#.3: Registro de colección de proyectos

336.#.#.a: Registro de colección universitaria

351.#.#.b: Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

351.#.#.a: Colecciones Universitarias Digitales

harvesting_group: ColeccionesUniversitarias

270.1.#.p: Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

590.#.#.c: Otro

270.#.#.d: MX

270.1.#.d: México

590.#.#.b: Concentrador

883.#.#.u: https://datosabiertos.unam.mx/

883.#.#.a: Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

590.#.#.a: Administración central

883.#.#.1: http://www.ccud.unam.mx/

883.#.#.q: Dirección General de Repositorios Universitarios

850.#.#.a: Universidad Nacional Autónoma de México

856.4.0.u: http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IT105111

100.1.#.a: Raúl Michel Murillo

524.#.#.a: Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Láser de alta potencia para generar una estrella guía en la atmósfera", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

720.#.#.a: Raúl Michel Murillo

245.1.0.a: Láser de alta potencia para generar una estrella guía en la atmósfera

502.#.#.c: Universidad Nacional Autónoma de México

561.1.#.a: Observatorio Astronómico Nacional San Pedro Mártir, UNAM

264.#.0.c: 2011

264.#.1.c: 2011

307.#.#.a: 2019-05-23 18:40:21.491

653.#.#.a: Instrumentación; Astronomía

506.1.#.a: La titularidad de los derechos patrimoniales de este recurso digital pertenece a la Universidad Nacional Autónoma de México. Su uso se rige por una licencia Creative Commons BY 4.0 Internacional, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es, fecha de asignación de la licencia 2011, para un uso diferente consultar al responsable jurídico del repositorio por medio de contacto@dgru.unam.mx

041.#.7.h: spa

500.#.#.a: Para explicar muchos fenómenos astronómicos como la generación de estrellas masivas, la expansión del universo, la existencia de agujeros negros, etc., es necesario, entre otras técnicas, obtener imágenes de alta resolución de objetos muy lejanos, lo que requiere bastante tiempo de exposición y telescopios grandes. Sin embargo, en conjunto con el desarrollo de grandes telescopios se agrava el problema de la aberración de imágenes debido a la turbulencia atmosférica, entre más grande es el espejo primario del telescopio éste capta mayor cantidad de luz, lo que reduce el tiempo de exposición pero no mejora la resolución de la imagen final. _x000D_ En ausencia de la atmósfera y perfeccionando la óptica del telescopio sería posible obtener imágenes con resolución al límite de la difracción como es el caso de los telescopios espaciales. Sin embargo en la tierra la presencia de gases en movimiento de diferentes densidades dentro de la atmósfera genera regiones de diferentes índices de refracción, que distorsionan de manera dinámica los frentes de onda que arriban a la superficie terrestre . Esto provoca que un telescopio de dos metros de diámetro o más pueda llegar a generar imágenes equivalentes a las producidas por un telescopio de veinte centímetros (parámetro de Fried), incluso en cielos obscuros y privilegiados como es el caso del Observatorio Astronómico Nacional en la Sierra de San Pedro Mártir (OAN-SPM). Obviamente no resulta viable, al menos para generar imágenes de alta resolución, el invertir en un telescopio muy grande a no ser que la turbulencia atmosférica pueda ser compensada de alguna manera para acercar la resolución al límite de la difracción. La mejor alternativa para superar este problema es la técnica conocida como óptica adaptativa que permite, mediante la implementación de instrumentos de alta velocidad, monitorear el frente de onda de algún objeto puntual suficientemente brillante, y compensar la aberración producida por la atmósfera en un campo de observación mayor. _x000D_ _x000D_ _x000D_ Un sistema de óptica adaptiva consta de varias etapas: _x000D_ 1) Sensor y compensador de inclinación del frente de onda (espejo plano con inclinación controlada en 4 nodos) TIP-TILT. En este caso se utiliza un frente de onda proveniente de una estrella natural, y el campo de visión afectado es muy grande._x000D_ 2) Sensor de frente de onda tipo Shack-Hartmann para deformaciones del frente de onda o aberraciones de orden superior. El campo de visión es inversamente proporcional al orden de la aberración, y se necesitan estrellas brillantes que se encuentren muy cerca del objeto bajo observación._x000D_ 3) Espejo deformable para compensar aberraciones de orden superior. Por medio de un lazo cerrado de control computarizado con el sensor de frente de onda, se opera, en el espejo, una deformación inversa a la del frente de onda para lograr obtener ondas planas a razón de 50 Hz._x000D_ 4) Estrella guía. Para poder aplicar la técnica de óptica adaptativa es necesario contar con una fuente puntual y brillante cercana (en distancia angular) al objeto de observación, sin embargo la naturaleza no provee estrellas brillantes en todas las posiciones del cielo. Por esto ha sido necesario explorar la posibilidad de producir puntos brillantes a una distancia considerable (por encima de la turbulencia) en la atmósfera, utilizando un láser de alta potencia._x000D_ Existen dos métodos para generar una fuente puntual (o estrella virtual) en la atmósfera terrestre: a) utilizando el esparcimiento Rayleigh en la atmósfera, disparando un láser de alta potencia pulsado con longitud de onda tendiente al UV, una cantidad de luz es esparcida hacia la superficie desde una altura de aproximadamente 30 km; b) por fluorescencia en los átomos de sodio existentes en la mesósfera, utilizando un láser continuo (normalmente) de alta potencia y muy angosto espectro (< 1 GHz) centrado a 589 nm, una cantidad de luz es absorbida por el sodio y remitida por emisión espontánea hacia la superficie desde 95 km de altura. En diversos observatorios importantes a nivel mundial existen estos sistemas de generación de estrellas guía, sin embargo, la tendencia actual es dirigir la investigación hacia estrellas de sodio debido principalmente a problemas de isoplantismo por la baja altura del esparcimiento Rayleigh y la inestabilidad de la potencia óptica esparcida._x000D_ Este proyecto está dirigido a la construcción de un láser que sea capaz de excitar fluorescencia en la capa de sodio de la mesósfera. El Instituto de Astronomía de la UNAM (IA-UNAM) está en proceso de prueba para la implementación del de un sistema de corrección tipo TIP-TILT, que constituiría el primer instrumento de óptica adaptativa en el telescopio de 2.1 m en el OAN-SPM (gracias al apoyo del PAPIIT). Además ya está en periodo de análisis la implementación de un sensor de frente de onda en conjunto con investigadores del Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE) en Ensenada B.C., para completar el sistema de óptica adaptativa. Para obtener el máximo beneficio de este sistema es necesario aplicarlo en cualquier punto del cielo, y para esto es indispensable contar con un instrumento generador de estrellas guía. _x000D_ Actualmente los sistemas de óptica adaptativa para telescopios de gran tamaño requieren de varias estrellas guía funcionando simultáneamente, recientemente la ESO (European Southern Observatory) realizó un contrato de $6.5 millones de dólares con una empresa de óptica para equipar el VLT (Very Large Telescope) en Paranal, Chile, con un sistema capaz de generar cuatro estrellas guías simultáneas en un plazo de tres años. _x000D_ Por otro lado el sistema láser que proponemos desarrollar en este proyecto, tiene una amplia gama de aplicaciones fuera del campo de la astronomía observacional como son: en la industria debido a la capacidad de producir ablación por su potencia; existen también aplicaciones en medicina para exámenes químicos y biológicos por su longitud de onda centrada a 589 nm que es la línea de resonancia del sodio presente en casi todos los organismos; en caracterización de materiales por espectroscopía Raman gracias a su pureza espectral; en óptica no lineal para examinar efectos de fotoconductividad y materiales fotorrefractivos. Además, representa una posibilidad de investigación para analizar fenómenos de láseres de alta potencia y pureza espectral en fibras ópticas, lo que generaría investigaciones en el área de óptica además de la instrumentación astronómica. _x000D_ Para el desarrollo de este láser es necesario involucrar varios campos de investigación en óptica e instrumentación electrónica. El IA-UNAM cuenta con un grupo de ingenieros en electrónica que han realizado con éxito y alta calidad innovaciones en la instrumentación astronómica para el OAN-SPM, incluyendo el pulido de espejos con la automatización de HYDRA, una herramienta única en su tipo en México; algunos de los miembros de este grupo de ingenieros participan ya directamente en este proyecto, incluyendo el taller de mecánica de precisión de este instituto. Además este grupo de investigación cuenta con doctores en óptica con especialidad en instrumentación astronómica. También nos encontramos en proceso de formalizar un convenio de cooperación con un grupo de investigación de óptica de CICESE cuyos miembros son expertos en láseres de diferentes tipos, y cuentan con una trayectoria reconocida nacional e internacionalmente. Con la ayuda de estos expertos se realizó parte del diseño final del láser que proponemos en este proyecto. Aunado a lo anterior contamos con la asesoría de Nombre, experto en láseres de fibra óptica del Centro de Investigación en Óptica (CIO) en León Gto., quien colaboró con el cálculo de los parámetros de ganancia en las cavidades del láser para este diseño, y cuenta con infraestructura para la grabación de rejillas de Bragg indispensables en la construcción de filtros y cavidades de fibra óptica. Por lo tanto el recurso humano, la experiencia de los miembros de este grupo, y a los instrumentos del IA-UNAM, CIO y CICESE al que se tiene acceso garantiza resultados positivos para este proyecto de investigación. _x000D_ Para aprovech

046.#.#.j: 2019-11-14 12:26:40.706

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No entro en nada

No entro en nada 2

Registro de colección universitaria

Láser de alta potencia para generar una estrella guía en la atmósfera

Observatorio Astronómico Nacional San Pedro Mártir, UNAM, Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

Licencia de uso

Procedencia del contenido

Entidad o dependencia
Observatorio Astronómico Nacional San Pedro Mártir, UNAM
Entidad o dependencia
Dirección General de Asuntos del Personal Académico
Acervo
Colecciones Universitarias Digitales
Repositorio
Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias
Contacto
Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

Cita

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Láser de alta potencia para generar una estrella guía en la atmósfera", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

Descripción del recurso

Título
Láser de alta potencia para generar una estrella guía en la atmósfera
Colección
Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)
Responsable
Raúl Michel Murillo
Fecha
2011
Descripción
Para explicar muchos fenómenos astronómicos como la generación de estrellas masivas, la expansión del universo, la existencia de agujeros negros, etc., es necesario, entre otras técnicas, obtener imágenes de alta resolución de objetos muy lejanos, lo que requiere bastante tiempo de exposición y telescopios grandes. Sin embargo, en conjunto con el desarrollo de grandes telescopios se agrava el problema de la aberración de imágenes debido a la turbulencia atmosférica, entre más grande es el espejo primario del telescopio éste capta mayor cantidad de luz, lo que reduce el tiempo de exposición pero no mejora la resolución de la imagen final. _x000D_ En ausencia de la atmósfera y perfeccionando la óptica del telescopio sería posible obtener imágenes con resolución al límite de la difracción como es el caso de los telescopios espaciales. Sin embargo en la tierra la presencia de gases en movimiento de diferentes densidades dentro de la atmósfera genera regiones de diferentes índices de refracción, que distorsionan de manera dinámica los frentes de onda que arriban a la superficie terrestre . Esto provoca que un telescopio de dos metros de diámetro o más pueda llegar a generar imágenes equivalentes a las producidas por un telescopio de veinte centímetros (parámetro de Fried), incluso en cielos obscuros y privilegiados como es el caso del Observatorio Astronómico Nacional en la Sierra de San Pedro Mártir (OAN-SPM). Obviamente no resulta viable, al menos para generar imágenes de alta resolución, el invertir en un telescopio muy grande a no ser que la turbulencia atmosférica pueda ser compensada de alguna manera para acercar la resolución al límite de la difracción. La mejor alternativa para superar este problema es la técnica conocida como óptica adaptativa que permite, mediante la implementación de instrumentos de alta velocidad, monitorear el frente de onda de algún objeto puntual suficientemente brillante, y compensar la aberración producida por la atmósfera en un campo de observación mayor. _x000D_ _x000D_ _x000D_ Un sistema de óptica adaptiva consta de varias etapas: _x000D_ 1) Sensor y compensador de inclinación del frente de onda (espejo plano con inclinación controlada en 4 nodos) TIP-TILT. En este caso se utiliza un frente de onda proveniente de una estrella natural, y el campo de visión afectado es muy grande._x000D_ 2) Sensor de frente de onda tipo Shack-Hartmann para deformaciones del frente de onda o aberraciones de orden superior. El campo de visión es inversamente proporcional al orden de la aberración, y se necesitan estrellas brillantes que se encuentren muy cerca del objeto bajo observación._x000D_ 3) Espejo deformable para compensar aberraciones de orden superior. Por medio de un lazo cerrado de control computarizado con el sensor de frente de onda, se opera, en el espejo, una deformación inversa a la del frente de onda para lograr obtener ondas planas a razón de 50 Hz._x000D_ 4) Estrella guía. Para poder aplicar la técnica de óptica adaptativa es necesario contar con una fuente puntual y brillante cercana (en distancia angular) al objeto de observación, sin embargo la naturaleza no provee estrellas brillantes en todas las posiciones del cielo. Por esto ha sido necesario explorar la posibilidad de producir puntos brillantes a una distancia considerable (por encima de la turbulencia) en la atmósfera, utilizando un láser de alta potencia._x000D_ Existen dos métodos para generar una fuente puntual (o estrella virtual) en la atmósfera terrestre: a) utilizando el esparcimiento Rayleigh en la atmósfera, disparando un láser de alta potencia pulsado con longitud de onda tendiente al UV, una cantidad de luz es esparcida hacia la superficie desde una altura de aproximadamente 30 km; b) por fluorescencia en los átomos de sodio existentes en la mesósfera, utilizando un láser continuo (normalmente) de alta potencia y muy angosto espectro (< 1 GHz) centrado a 589 nm, una cantidad de luz es absorbida por el sodio y remitida por emisión espontánea hacia la superficie desde 95 km de altura. En diversos observatorios importantes a nivel mundial existen estos sistemas de generación de estrellas guía, sin embargo, la tendencia actual es dirigir la investigación hacia estrellas de sodio debido principalmente a problemas de isoplantismo por la baja altura del esparcimiento Rayleigh y la inestabilidad de la potencia óptica esparcida._x000D_ Este proyecto está dirigido a la construcción de un láser que sea capaz de excitar fluorescencia en la capa de sodio de la mesósfera. El Instituto de Astronomía de la UNAM (IA-UNAM) está en proceso de prueba para la implementación del de un sistema de corrección tipo TIP-TILT, que constituiría el primer instrumento de óptica adaptativa en el telescopio de 2.1 m en el OAN-SPM (gracias al apoyo del PAPIIT). Además ya está en periodo de análisis la implementación de un sensor de frente de onda en conjunto con investigadores del Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada (CICESE) en Ensenada B.C., para completar el sistema de óptica adaptativa. Para obtener el máximo beneficio de este sistema es necesario aplicarlo en cualquier punto del cielo, y para esto es indispensable contar con un instrumento generador de estrellas guía. _x000D_ Actualmente los sistemas de óptica adaptativa para telescopios de gran tamaño requieren de varias estrellas guía funcionando simultáneamente, recientemente la ESO (European Southern Observatory) realizó un contrato de $6.5 millones de dólares con una empresa de óptica para equipar el VLT (Very Large Telescope) en Paranal, Chile, con un sistema capaz de generar cuatro estrellas guías simultáneas en un plazo de tres años. _x000D_ Por otro lado el sistema láser que proponemos desarrollar en este proyecto, tiene una amplia gama de aplicaciones fuera del campo de la astronomía observacional como son: en la industria debido a la capacidad de producir ablación por su potencia; existen también aplicaciones en medicina para exámenes químicos y biológicos por su longitud de onda centrada a 589 nm que es la línea de resonancia del sodio presente en casi todos los organismos; en caracterización de materiales por espectroscopía Raman gracias a su pureza espectral; en óptica no lineal para examinar efectos de fotoconductividad y materiales fotorrefractivos. Además, representa una posibilidad de investigación para analizar fenómenos de láseres de alta potencia y pureza espectral en fibras ópticas, lo que generaría investigaciones en el área de óptica además de la instrumentación astronómica. _x000D_ Para el desarrollo de este láser es necesario involucrar varios campos de investigación en óptica e instrumentación electrónica. El IA-UNAM cuenta con un grupo de ingenieros en electrónica que han realizado con éxito y alta calidad innovaciones en la instrumentación astronómica para el OAN-SPM, incluyendo el pulido de espejos con la automatización de HYDRA, una herramienta única en su tipo en México; algunos de los miembros de este grupo de ingenieros participan ya directamente en este proyecto, incluyendo el taller de mecánica de precisión de este instituto. Además este grupo de investigación cuenta con doctores en óptica con especialidad en instrumentación astronómica. También nos encontramos en proceso de formalizar un convenio de cooperación con un grupo de investigación de óptica de CICESE cuyos miembros son expertos en láseres de diferentes tipos, y cuentan con una trayectoria reconocida nacional e internacionalmente. Con la ayuda de estos expertos se realizó parte del diseño final del láser que proponemos en este proyecto. Aunado a lo anterior contamos con la asesoría de Nombre, experto en láseres de fibra óptica del Centro de Investigación en Óptica (CIO) en León Gto., quien colaboró con el cálculo de los parámetros de ganancia en las cavidades del láser para este diseño, y cuenta con infraestructura para la grabación de rejillas de Bragg indispensables en la construcción de filtros y cavidades de fibra óptica. Por lo tanto el recurso humano, la experiencia de los miembros de este grupo, y a los instrumentos del IA-UNAM, CIO y CICESE al que se tiene acceso garantiza resultados positivos para este proyecto de investigación. _x000D_ Para aprovech
Tema
Instrumentación; Astronomía
Identificador global
http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IT105111

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