零级像无缝光谱仪波长定标方法研究

无缝光谱仪结构简单且可靠性高,在空间天文低分辨率光谱观测中普遍应用,但它通常无光谱定标设备并面临光谱定标难的问题。依据空间无缝光谱仪零级像和光谱像同时存在的特点,可采用基于零级像的无缝光谱实现定标。首先根据无缝光谱仪工作原理分析影响定标结果的各参数之间的关系;其次通过改进高斯拟合算法,拟合出更精确的光斑中心坐标;然后搭建无缝光谱仪仿真光路,将神经网络用于定标过程中的波长预测,并训练相关数据;最后测试并验证神经网络在波长预测中的准确性。经模拟该方法的波长预测结果误差小于1nm,定标精度好于其他传统方法,从而证明基于零级像的波长定标方法的可行性。

基于FOSC型的宽波段高效率中低色散光谱仪设计(特邀)

为实现各类暂现源及暗弱目标的宽波段、高效率光谱后随观测,以1.9 m光学望远镜为例,设计了一种基于Faint Object Spectrograph and Camera型的双通道中低色散光谱仪,可实现三种光谱分辨率(R=500、2000和5500),工作波段覆盖紫外-近红外(310~1000 nm)。根据光栅方程和光谱分辨率等各项指标,确定光谱仪的初始结构参数,针对光谱仪在全波段的高效率需求以及仪器随动的包络限制,确定光学系统采用双通道设计并近似对称分布:准直系统采用了不同于传统Faint Object Spectrograph and Camera型光谱仪的折反射式系统,在提高了系统效率的同时压缩了空间。色散系统根据直视棱栅的不同工艺,通过棱镜材料和角度的调整对工作波段的光栅效率进行优化并得到8种棱栅参数;红蓝通道相机系统在设计过程中优化选取光学材料,同时结合二次非球面和单透镜的主动调焦补偿,实现大动态温度范围(-30℃~20℃)全视场(φ16°)最大弥散斑半径均方根小于5μm的优良像质。该系统结构紧凑、分布对称,设计结果满足各项指标,光谱仪全波段峰值效率优于60%,最低效率优于20%,具有较高的可实现性。基于曲面芯片工艺,以红通道为例,简化的相机系统至少可提高整体光谱效率约4%,可以为未来光谱仪相机系统的设计提供参考。