基于天文光子学的拼接主镜望远镜位相传感与对准

系统孔径的增加可以有效提高测量观察的灵敏度和分辨率,从而得到高质量的深场测量数据.然而孔径的增加不仅给系统尤其是具有拼接主镜的巡天望远镜系统引入了新的影响因素,从而使其变得更复杂,而且改变了现有组件的操作模式和效果.在这项研究中,我们将子孔径镜检测与曲率传感相结合,该策略可以利用焦平面前后的强度差异测量系统中的对齐倾斜和相位差,从而实现对齐调整和波前稳定性的维护.在子孔径之间使用波前信息来保持连续性,而在系统接口处使用条纹模式来调整对齐倾斜方向.最终实现了原始波前的相关系数大于0.8,子镜边缘区域的PV值减少了超过40%,并且实现了2″的共焦分辨率,以及在5μm范围内的0.08μm的共相位分辨率.此外,每个子镜的边缘干涉测量通道数量从6个减少到2个,吞吐量增加了3倍.为确保未来超大孔径拼接望远镜的最终条纹分辨率,必须有效地减小系统探测器的目标尺寸、体积和质量.而这种基于天文光子学器件的方法能够有效地增加系统的集成度,减少环境对地基系统的影响,降低天基系统的发射成本与风险.

天文光子学研究现状及其应用展望

天文学是一门观测学科,其发展受观测技术及仪器进步所推动,而天文科学发展同样不断对观测仪器提出新的要求.天文学发展至今,对观测仪器的要求逐渐走向极致和极端,这在实现成本及难度两方面均带来极大挑战.为应对上述挑战,基于新原理、新技术的下一代天文光学技术及观测仪器已成为天文学发展的内在需要.近年来,集成光子学的发展为天文光学技术带来了新的变革性机遇,在此基础上产生的新兴交叉学科天文光子学(Astrophotonics)可为天文观测提供低成本、高度集成化(芯片化)的新一代高性能光学终端仪器,这类仪器将在空间天文观测、大规模光谱巡天、高分辨高精度光谱成像等应用中起到关键作用.主要从仪器/器件功能出发介绍天文光子学主要研究内容及现状,并简要讨论其发展所面临的主要问题,最后对其发展趋势做出展望.

光纤离轴抛物面反射准直器的准直误差特性分析

为明确输入光纤及其定位误差对光纤离轴抛物面反射准直器出射光准直特性的影响,采用光线追迹法,针对不同光纤的实测输出,进行仿真研究。结果表明,同样的准直器参数下,输入光纤纤径越粗,对旋转定位误差越敏感,输入光纤纤径越细,对位移定位误差越敏感。相同的反射焦距下,大离轴角、短母焦距准直器下出射光束指向更稳定;小离轴角、长母焦距准直器下出射光束的角度能量分布更稳定。研究结果为高精度法布里-珀罗定标源等角度能量分布敏感光学系统中的准直器参数设计和光机结构稳定性要求提供了参考。

密排光波导多目标光谱探测技术研究

利用密排波导光子芯片作为多目标输入机构,将多目标光谱仪同步探测能力提高至少4倍,且芯片光学效率大于90%。另外,由于各输入信道均被集成在芯片内,所有目标光谱在探测器上几无相对空间移动,有利于获取高光谱稳定性。本文研究有望为极多目标观测,尤其是空间大规模光谱巡天或积分视场天文观测提供有竞争力的多目标输入机构解决方案。