中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

天文高分辨率光谱仪是天体精细光谱研究的最重要仪器，但其分辨率受到光谱仪狭缝对天空的张角的限制，产生高分辨率与光谱仪高光效率的矛盾。望远镜与高分辨率光谱仪之间采用像切分器耦合是目前解决这一矛盾最为有效的方法。
 
国家重大科学项目大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）为拓展科学产出，需要配置一台阶梯光栅高分辨率光谱仪HiRES（R=40000~70000 ）。LAMOST 建立在国家天文台兴隆观测基地，观测基地大气宁静度为2" 。这样导致HiRES 存在高分辨率与光谱仪高光效率的矛盾，需要配置像切分器。
 
本文对目前应用于天文高分辨率光谱仪的Bowen型、Bowen－Wairaven 型、Richardson型和光纤型像切分器进行了详细的介绍，分析了四种类型像切分器的优缺点。并重点模拟分析了高光效率的FREOS 和Gecko-CAFE 光谱仪Bowen－Wairaven 型像切分器，得到Bowen－Wairaven 型像切分器不适合LAMOST高分辨率光谱仪HiRES 的结论。
 
针对LAMOST- HiRES 的技术要求，提出采用光纤型像切分器方案。本文选取40/45μm、50/55μm、60/65μm 和70/75μm 高-OH纤芯薄包层光纤构成光纤像切分器，计算了LAMOST-HiRES 采用光纤像切分器前后狭缝处的光效率，并分析了位置误差对光纤像切分器光效率的影响。结果显示，光纤像切分器具有无离焦、结构简单、易制造和易安装的优点，能够有效提高光谱仪HiRES光效率。最后，初步设计了适合高分辨率光谱仪HiRES 的光纤像切分器FIS-40、FIS-50、FIS-60和FIS-70，并根据HiRES入射焦比要求，设计了一种输出焦比为 f /10变焦比系统，此系统结构简单，成像质量良好，满足HiRES 光纤像切分器要求。