地球的大氣層中有一層薄薄的鈉原子，它們來自于隕石和彗星的碎片。這些鈉原子在太陽光和其他來源的激發下，會發出一種微弱而奇異的黃色光芒，這就是地球的「鈉光」。
這種現象對于大多數人來說可能并不熟悉，但對于天文學家來說卻有著重要的意義。因為利用這層鈉原子，他們可以創建和測量一個形狀和位置精確可知的閃爍的人造「導星」，從而克服大氣湍流對望遠鏡分辨率的影響，實現對遙遠恒星和行星的高清成像。
導星是一種用于自適應光學（AO）系統的技術，它可以校正大氣湍流造成的望遠鏡圖像模糊。自適應光學系統利用一個可變形鏡面或者液晶面陣列來實時調整入射光波前，使其與一個參考源相匹配。參考源就是導星，它可以是一個天然存在且亮度穩定的恒星或者太陽系內天體（如行星或衛星），也可以是一個人工產生且位置可控制的發光點。
天然導星有一個很大的局限性，那就是它們并不總能在需要觀測目標附近找到。如果沒有合適的天然導星，那麼自適應光學系統就無法工作。為了解決這個問題，天文學家發明了人造導星（LGS），也就是利用強力激光在高空產生一個亮點作為參考源。
人造導星有兩種主要類型：焦散式和共振式。焦散式人造導星使用一束紫外激光，在高度約90公里處與空氣分子碰撞產生熒光。共振式人造導星使用一束黃色激光，在高度約90公里處與鈉原子共振產生熒光。
共振式人造導星比焦散式人造導星有幾個優勢：首先，由于鈉原子較少受到風速和溫度變化等因素影響，在同樣功率下能產生更亮更穩定更小角度大小的人造導星。其次，由于鈉原子的共振頻率非常特定，可以使用一個窄帶濾光片來過濾掉其他波長的光，從而減少背景噪聲和大氣散射。最后，由于鈉原子層的高度與望遠鏡觀測目標的高度相近，可以更好地校正大氣湍流對圖像的畸變。
鈉激光是一種固態激光器，它使用一種叫做釹摻雜玻璃（Nd：YAG）的材料作為增益介質。這種材料可以被泵浦激光器（通常是二極管激光器）激發，從而放出一束波長為1064納米的紅外激光。這束紅外激光經過一個叫做倍頻晶體（SHG）的裝置，可以將其波長減半為532納米的綠色激光。這束綠色激光再經過一個叫做和頻晶體（SFG）的裝置，可以與另一束泵浦激光器（通常是鍺摻雜硅（Ge：Si）或者銦鎵砷（InGaAs）二極管激光器）發出的波長為1319納米或者1178納米的紅外激光相加，從而產生一束波長為589納米或者589.6納米的黃色激光。這束黃色激光就是鈉激光，它可以與地球大氣層中的鈉原子共振，從而產生人造導星。
鈉激光需要一個叫做波前傳感器（WFS）的裝置來控制其方向和形狀。波前傳感器可以測量從人造導星反射回來的光波的相位和強度，從而計算出大氣湍流對光波的扭曲程度。然后，波前傳感器可以發送信號給一個叫做變形鏡（DM）的裝置，讓它實時調整其鏡面形狀，以抵消大氣湍流的影響。這樣，望遠鏡就可以獲得一個清晰而穩定的圖像。
鈉激光已經被廣泛應用于世界上許多大型望遠鏡中，例如位于智利阿塔卡馬沙漠的歐洲南方天文台（ESO）旗下的巨型望遠鏡（VLT），位于夏威夷毛納基山頂的基爾石望遠鏡（Keck），以及位于美國新墨西哥州林肯國家森林內的阿帕奇點天文台（APO）。這些望遠鏡利用鈉激光和自適應光學系統，可以觀測到遙遠星系、黑洞、行星際塵埃盤、系外行星等天體現象。
未來，隨著更大更先進的望遠鏡項目如三十米望遠鏡（TMT）、巨型麥哲倫望遠鏡（GMT）和歐洲極大望遠鏡（ELT）等陸續建成投入使用，鈉激光將發揮更重要的作用，為人類探索宇宙提供更清晰的視野。
鈉激光還有一些其他的應用，例如大氣探測、激光通信、導航定位等。鈉激光可以用來測量大氣層中的溫度、壓力、濕度、風速等參數，從而提高天氣預報和氣候模擬的準確性。鈉激光也可以用來傳輸數據和信號，實現高速高效的激光通信。鈉激光還可以用來標定地球表面或者空間中的位置，為導航系統提供參考。
總之，鈉激光是一種利用地球大氣層中的鈉原子層產生人造導星的技術，它可以幫助望遠鏡通過自適應光學系統抵消大氣湍流對圖像的影響，從而觀測到更清晰更精細的天體現象。
