中國成功研制高採樣效率積分視場光譜儀


中國科學院雲南天文台團組鐘悅高級工程師牽頭承擔的中科院院級科研儀器設備研製項目高採樣效率積分視場光譜儀通過技術測試驗收。

對於太陽光譜的觀測,傳統濾光器等成像觀測模式,可實現對觀測目標全局性觀測,但需要波長掃描來獲取譜線輪廓從而得到觀測區域準確的物理參量數據。而傳統光譜儀狹縫觀測模式,可以獲得一維空間(狹縫)和譜線輪廓,但要對垂直於狹縫方向進行空間掃描來獲得平面數據。兩種方式很難適合對爆發活動的磁場和其它物理量進行高時間分辨率的精確觀測。如果利用積分視場單元對觀測目標進行圖像分割,訊號經過光纖傳輸,在訊號出射端光纖編織成一系列贗狹縫,將它們耦合進光譜儀進行色散,通過積分視場單元輸入和輸出端光纖對應關係以及光譜訊號就能同時獲得觀測目標的平圖像和單一光譜,為實現高時間分辨率的精確觀測提供基礎。

然而,積分視場單元技術的使用也有其一定的缺陷,一般來說,一個連續分佈的平面包含大量的空間點,因此會面臨如何解決光纖數量以及贗狹縫數目很多的問題。傳統光譜儀一般只有一條狹縫,因此要對平面包含大量採樣點全部進行色散需要大量的光譜儀。另一方面,對一些相對簡單的磁場測量,如太陽大氣單一層次磁場的測量,人們只需要測量一條磁敏譜線及其鄰近連續譜的斯托克斯光譜(Stokes spectrum),因此所需色散的光譜範圍很窄。

針對上述情形,利用多狹縫結合窄帶濾光片使用,實現一台光譜儀對七個狹縫同時進行色散,從而大大增加一台光譜儀可容納的空間採樣點,且7個狹縫色散後相鄰狹縫光譜之間無疊加串擾;同時再結合受探測器靶面大小的製約而採用每條狹縫上下分段方案,進一步將光譜儀空間採樣點提高一倍,從而實現一台光譜儀可以同時對數千根光纖(空間採樣點)進行色散。由此大大提高積分視場光譜儀的空間採樣效率,從而為積分視場單元進一步利用到天文望遠鏡提供了重要的技術保障。

該台光譜儀目前安裝在中國科學院雲南天文台麗江天文觀測站的光纖陣列太陽光學望遠鏡。

【圖、文:節錄自中國科學院雲南天文台網頁;新聞資訊由林景明提供】

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